Share to Facebook 
Share to Twitter 
Share to Linkedin 
PGT SocialWeb - Copyright © 2010 by pagit.eu

Aktualno

IEA objavila Tehnološki plan razvoja vjetra izdanje za 2013. godinu - šesti dio E-mail
Autor Leo Jerkić   
Subota, 02 Kolovoz 2014 08:57

Međunarodna energetska agencija (IEA), autonomna agencija osnovana u studenom 1974. godine je objavila dopunu Tehnološkog plana razvoja energije vjetra koja je zadnji puta napravljena 2009. godine. U nizu članaka koje planiramo objaviti će se prenijeti sve najvažnije informacije i zaključci izvještaja.

Razvoj tehnologije vjetroagregata

Kako bi se dostigla vizija ovog tehnološkog plana razvoja potrebne su povećane investicije u istraživanje i razvoj tehnologije vjetra čiji glavni fokus treba biti smanjivanje investicijskih troškova te povećanje performansi i pouzdanosti kako bi se smanjio nivelirani trošak električne energije. Dobri resursi vjetra i njihova procjena su također bitni kako bi se smanjili financijski troškovi.

Tehnologija iskorištavanja energije vjetra je već sada dokazana, te se ne očekuje da će bilo koji element kopnenog vjetroagregata dramatično smanjiti troškove energije u budućnosti. Ipak, postoji mogućnost napretka u pojedinim područjima, te bi oni zajednički trebali biti dovoljni za smanjivanje troškova energije i nesigurnosti koje utječu na odluke o investiciji. Veći potencijal smanjivanja troškova postoji u priobalnom sektoru koji još nije dostigao punu zrelost.

Kako bi se postigla visoka pouzdanost i uspješno iskorištavanje novih tehnologija vjetra morati će se i dalje razvijati procesi standardizacije i certifikacije tehnologija. Isto tako će se morati dodatno raditi na smanjivanju utjecaja na okoliš.

Tehnologija energije vjetra

Smanjivanje troškova je glavni potkretač tehnološkog razvoja, ali drugi uključuju kompatibilnost sa elektroenergetskom mrežom, vizualni utjecaj, emisije buke i prihvatljivost za uvjete na lokaciji. Smanjivanje troškova komponenti kao i bolje performanse i pouzdanost (čime se optimira servis i održavanje) rezultiraju sa manjim troškovima energije.

Kretanje prema specifičnim vjetroagregatima za različite operativne uvjete zahtjeva bolje razumijevanje uvjeta u kojima će raditi vjetroelektrana u svom radnom vijeku. Cilj je razviti troškovno isplativ dizajn vjetroagregata koji bolje može iskorištavati energiju iz vjetra tokom dužeg perioda i u specifičnim vremenskim uvjetima. To se već događa sa vjetroagregatima za hladne vremenske uvjete koji se rade od specijalnih materijala i komponenti te imaju sustave za odmrzavanje lopatica te posebne lopatice. Isto tako treba razviti posebne alate za minimiziranje opterećenja komponenti za posebne uvjete uključujući priobalne lokacije, hladne klime i tropske uvjete.

Razvijanje većih pojedinačnih vjetroagregata čija bi snaga trebala biti 10-20 MW će gurnuti tehnologiju prema novim rješenjima koja bi mogla smanjiti troškove za vjetroagregate čija je snaga 2-5 MW. Optimalna veličina za kopnene i priobalne uvjete još uvijek nije rješena, ali je UpWind projekt pokazao da je 20 MW vjetroagregat tehnički isplativ ukoliko dođe do odgovarajućeg razvoja u materijalima, arhitekturi dizajna, upravljanju i drugim faktorima. Za razvoj tako velikih sustava će definitivno biti potrebno doći do novih inovacija kako bi se riješio problem prevelike mase sustava.

Napredni rotori koji zahvaćaju veće područje zbog svoje veće duljine omogućuju bolje hvatanje energije, te su već sada smanjili troškove energije vjetra. Lopatice postaju sve duže, te bi bolje razumijevanje njihovog ponašanja tokom rada pomoglo u razvoju novih lopatica. Smanjivanje buke je također važno kako bi se povećao broj potencijalnih lokacija za projekte. Druge tehnologije se mogu razviti za bolje upravljanje kutom loaptica, dizajn stupova se također može unaprijediti a i materijali i proizvodnja istih.

Napredak pogonskih komponenti se može postići optimizacijom cijelog vjetroagregata. Poboljšana kontrola pomoću elektronike može smanjiti troškove i materijale. Hidraulički pogon kojim se zamjenjuje mehanički mjenjač je također potencijalna mogućnost. Daljnji razvoj većih i jačih vjetroagregata će potaknuti razvoj bolje elektronike koja će između ostalog morati bolje upavljati spojem na elektroenergetsku mrežu.

Novi materijali koji su lakši i imaju bolji omjer jačine naspram mase (npr. titanij ili ugljična vlakna) bi mogli omogućiti lakše lopatice, rotore, generatore i druge pogonske komponente čime bi se smanjila masa kabine. Isto tako bi se moglo omogućiti izgradnju viših stupova, te smanjiti ovisnost o generatorima sa permanentnim magnetom.

Upravljanje vjetroelektranom u cjelini i pojedinačnim vjetroagregatima bi također trebalo smanjiti troškove. Trenutačno se ponajviše radi na optmizaciji na razini vjetroagregata i to pomoću LIDAR-a koji se nalazi na vrhu vjetroagregata, te mjeri brzinu i smjer vjetra, te turbulenciju. Kompletan gore navedeni napredak bi mogao smanjiti troškove energije za 20% za kopnene vjetroagregate do 2020. godine.

Razvoj priobalnih vjetroagregata

Priobalni vjetroagregati će se u budućnosti sve više razlikovati od kopnenih, te će se sve manje paziti na buku, estetiku i sjenu. Sve veći vjetroagregati bi trebali biti kritični u snižavanju troškova. Posebna pozornost se mora obratiti na interakciju morske atmosfere i valova čime se stvaraju različita opterećenja nego kod kopnenih.

Kod priobalnih vjetroagregata postoji mogućnost korištenja sustava sa dvije lopatice koje će se postaviti niz vjetar, uvođenje istosmjerne električne energije za spoj unutar vjetroelektrana, te za spoj na kopno. Promjene u arhitekturi dizajna kako bi vjetroagregati mogli bez problema izdržati uragane, smrzavanje, te naginjanje i kotrljanje zbog visokih valova će se vjerojatno isto morati ukomponirati u budućnosti. Troškovi za priobalne vjetroagregate bi mogli pasti i do 40% do 2020. godine prema procjenama u Velikoj Britaniji, ili do 2030. prema procjenama u SAD-u.

Veliki napredak se očekuje u razvoju temelja pri čemu postoji veliki broj mogućnosti. Osnovna je podjela na fiksne i plutajuće temelje. Prednost plutajućih temelja je jednostavnija instalacija, manje korištenje materijala, te  mogućnost iskorištavanja na lokacijama sa dubljim morem. Oni su ipak tek u testnoj fazi, te će biti potrebno još neko vrijeme da postanu komercijalno interesantni. Kod fiksnih temelja (kojih ima više vrsta) se pak može dobiti bolja zaštita i postaviti veće jedinice.

Što se tiče održavanja i servisa ono treba biti brže i jeftinije, a to se postiže boljim menadžmentom te samodijagnozom pomoću naprednih sustava. Time se može postići i korektivno održavanje kojim se minimizira neplanirano održavanje. Novi dizajn koji olakšava pristup kod svih vremenskih uvjeta bi također mogao pripomoći smanjivanju troškova. Cilj je povećati efikasnost sustava.

Dugoročne opcije

U budućnosti se očekuje povećan razvoj sustava u zraku koji će izgledati kao kiteovi ili biti prave "leteće mašine". Resuri vjetra na velikim visinama su puno bolji i konstantniji. Google je tako nedavno kupio tvrtku Makani Power koja se specijalizira u razvoju takvih sustava.

Vjetar je pak nakon stoljeća korištenja u morskom prijevozu praktički u potpunosti nestao iz istoga, ali se polako vraća uz pomoć novih tehnologija zbog njegove mogućnosti da smanji emisije i potrošnju goriva.

Procjena karakteristika vjetra

Točna procjena karakteristika vjetra je potrebna kako bi se odabrali adekvatni vjetroagregati za određene lokacije, te za ramještaj vjetroagregata na samoj lokaciji. Preciznija mjerenja i modeliranje vanjskih uvjeta omogućuju bolji proces projektiranja vjetroagregata. Zajednički se tako mogu dobiti preciznije procjene proizvodnje električne energije.

Bolje procjene nesigurnosti u procesu procjene vjetropotencijala bi također mogle smanjiti troškove financiranja. Bolji modeli i mjerenja su potrebni kako bi se kvalitetnije odredili dugoročni potencijali lokacije, te proizvodnja vjetroagregata.

Veliki korak u tom smjeru su regionalne baze podataka vjetra, odnosno detaljni atlasi vjetra regija. Oni se već danas koriste za procjene, te mogu pomoći u odabiru najboljih lokacija za projekte, ali to je samo prvi korak u razvoju jer poslije treba raditi detaljnija mjerenja i modeliranje.

Otvorena baza podataka koja prikazuje dostupnost vjetra u svim državama može uvelike pomoći početnom razvoju projekata. Idealno gledano bi takve baze trebale davati prosječnu brzinu vjetra, turbulenciju, maksimalnu brzinu, varijabilnsot i druge potrebne podatke te biti povezana sa drugim bazama gdje se može dobiti gustoća zraka, topografija, temperatura, seizmičke aktivnosti i drugo. IRENA (Međunarodna energetska agencija za OIE) je nedavno na internetu objavila prvu takvu kompilaciju podataka za vjetra.

S obzirom na sve veću visinu vjetroagregata standardni mjerni stupovi sa anemometrima postaju sve skuplji (pogotovo na moru) pa se zato razvijaju nova rješenja kao što su SODAR (koji koristi detekciju zvučnim valovima)  i LIDAR (koji koristi detekciju svjetlosnim valovima i radarom) te CFD modeliranje toka zraka.

Optimizacija mikrolokacija vjetroagregata je također jako bitna, a nedovljno istražena zbog fenomena zavjetrine koju jedan vjetroagregat radi drugom. To je posebno uočljivo kod priobalnih vjetroagregata gdje zavjetrina može utjecati i do 10% na proizvodnju, te dodatno utjecati na opterećenja.

Trenutačno se radi na standardizaciji mjernih kampanja i kompjuterskih modeliranja resursa kako bi se smanjile nesigurnosti kod lokacija u šumama, sa ledom ili na moru. Tu je potrebno postići standardizirane tehnike mjerenja i modeliranja, te dodatne mjerne kampanje na različitim terenima kako bi se uspješno razvili modeli za kompleksne terene.

Bolja procjena resursa vjetra na lokaciji može pomoći i pri odabiru vjetroagegata, te se na primjer dobrom procjenom ekstremnih uvjeta mogu smanjiti nesigurnosti kod opterećenja vjetroagregata.

Kada vjetroelektrana uđe u pogon jako je bitno imati visoku točnost kratkoročne proizvodnje električne energije iz vjetroelektrane. Sa boljom procjenom će biti manji troškovi vođenja sustava pošto će manje rezervnih elektrana morati biti u pripravnosti. To također može pomoći vjetroelektranama da imaju aktivniju ulogu u sustavu, te da pružaju pomoćne servisne usluge i da čak balansiraju sustav.

Nabava, proizvodnja i instalacija

Ubrzani rast energije vjetra je ponekad prouzročio kašnjenja u isporuci ključnih komponenti, uključujući radnu snagu. Kompleksnost cijelog sustava je porasla razvojem viših stupova i većih lopatica, a to se sada posebno osjeća kod priobalnih vjetroelektrana. Jači sustav nabavke bi trebao omogućiti stabilnost i predvidivost investitorima.

Napredne metode proizvodnje otvaraju putove za bolju efikasnost proizvodnje. Strategije koje omogućuju napredak serijske proizvodnje i automatizaciju, te proizvodnja u lokalnim tvornicama blizu lokacija mogu smanjiti troškove prijevoza i poreze, te omogućiti efikasnije načine isporuke vjetroagregata.

Smanjenje troškova se očekuje aktualnim razvojem projekata čime će se omogućiti brža isporuka. Trenutačno se pojavljuju problemi u isporuci u priobalnom tržištu pri čemu vlade trebaju razmišljati u potporama za proizvodnju, testiranje te sklapanje u posebnim lukama kao što već postoji u Bremerhavenu, Njemačkoj. Veći troškovi čelika su već utjecali na isporuke kao i problemi sa kabliranjem kod priobalnih projekata u Njemačkoj. Ovisno o vremenu i lokalnim uvjetima instalacija i logistika za priobalne vjetroagregate može biti skup i iterativan proces koji jako ovisi o zaštiti prirode, a i striktnim vremenskim uvjetima. Veliki dio troškova za priobalne vjetroelektrane čine transport, instalacija, skladištenje i planiranje cijelog procesa. Za smanjivanje troškova je potrebno smanjiti količinu posla na moru ili sa velikim kranovima.

Velika obrazovana radna snaga je potrebna za razvoj novog dizajna, izgradnju novih elektrana na novim lokacijama, razvoj tehnologija instalacija i za gradnju, upravljanje i održavanje vjetroelektrana. Europska Unija predviđa rupu od čak 18.000 kvalificiranih inženjera do 2030. godine ukoliko se ne promjeni broj studenata u odgovarajućim sektorima.Tokom vremena bi najveći manjak trebao biti u održavanju i servisu. To se može riješiti ukoliko vlade i drugi odgovarajući autoriteti omoguće dovoljnu količinu odgovarajućih edukacija i treninga. Takvi programi se već provode u Sjedinjenim Američkim Državama i Europi.

Ostali članci u seriji:

- Prvi

- Drugi

- Treći

- Četvrti

- Peti

 

Dodajte svoj komentar

Vaše ime:
Vaš e-mail:
Naslov:
Komentar:
  Verifikacijska riječ. Samo mala slova bez razmaka.
Verifikacija:

Vjetroelektrane za početnike

VE u regiji

Nove tehnologije

Zadnje vijesti

Podržavate li izgradnju vjetroelektrana u vašoj regiji?