Środowiskowe sterowanie technologią elektrowni wiatrowej

Częstą przeszkodą w eksploatacji elektrowni wiatrowych są stany ekstremalne mocy, a przede wszystkim energii ich działania, i związana z tym nieprzewidywalność zyskowności (rentowności). Rentowność sprzedaży netto (ang. net profit margin) mocy i energii, również emisji CO2 w przypadku elektrowni wiatrowych – informuje, ile zysku (straty) po opodatkowaniu (netto) wypracowują przychody z działalności. Wysokie zyski ekonomiczne i niskie szkodliwości ekologiczne działania elektrowni wiatrowej są stanami pożądanymi, jednak bezpieczeństwo energetyczne wymaga by skutecznie przeciwdziałać negatywnym oddziaływaniom ekstremalnie wysokich lub niskich wartości energetycznych charakterystyk użytkowych, czy też aerodynamicznych i meteorologicznych, które są bezpośrednią przyczyną powstawania negatywnych zjawisk. W pracy za cel badań przyjęto weryfikację modeli matematycznych, oszacowanie średniej i wariancji energetycznej, ekonomicznej i ekologicznej zyskowności elektrowni wiatrowej dla uaktualnionego rozkładu wietrzności na podstawie średniej i wariancji rocznej zyskowności elektrowni wiatrowej dla „starszego” oraz bieżącego rozkładu wietrzności. W artykule przedstawiono zagadnienia związane z eksploatacyjnym użytkowaniem złożonych obiektów technicznych na przykładzie turbin wiatrowych dużej mocy. W pracy opracowano model matematyczny produktywności turbiny wiatrowej w zależności od zmiennych prędkości wiatru i lokalizacji. Rozpatrywano eksploatacyjne zyski i straty energii w pod- i nadkrytycznych warunkach wietrzności. Badania produktywności dla rzeczywistego obiektu przeprowadzono na podstawie wyników badań turbiny wiatrowej Vestas V90 / 105m o mocy 2 MW zlokalizowanej w gminie Błaszki. Przyjęto, że podstawową wielkością użytkową, charakteryzującą pracę elektrowni wiatrowej jest ilość wytworzonej energii elektrycznej w czasie. Do jej wyznaczenia wykorzystano parametry C i k funkcji Weibulla. Pozytywnie sprawdzono i oceniono założenie o zakresach prędkości i wydatku wiatru: podkrytycznym, efektywnym i nadkrytycznym. Zmienne warunki wietrzności utrudniają teoretyczne oszacowanie produktywności elektrowni wiatrowej. Szacunki dokonane na podstawie teoretycznych zależności i obliczeń obarczone są błędem – właśnie ze względu na zmienność i nieprzewidywalność warunków wietrznych. W pracy nie dokonano oceny krótkoterminowej (np. miesięcznej), konkretnej zyskowności, ze względu na zmienność cen i wartości świadectw pochodzenia energii w poszczególnych okresach badań. Zestawiono natomiast roczne wskaźniki korzyści ekonomicznych, energetycznych i ekologicznych, definiowane jako różnice produktywności i nakładów eksploatacyjnych na jej uzyskanie w warunkach rocznych wietrzności (2013-2015). Najwyższe wartości, w badanych latach uzyskano: w roku 2013 dla korzyści ekonomicznnych, ke=f*(v,ne,pe) 1436 tys. PLN; w roku 2014 dla korzyści energetycznych, ken=f(v,nen,pen) 5504 MWh; również w roku 2014 dla korzyści ekologicznych, kekol=f(v,nekol,pekol) 4457 teqCO2.

Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
Dziedziny: nauki inżynieryjno-techniczne, nauki ścisłe i przyrodnicze
Dyscypliny: inżynieria środowiska, górnictwo i energetyka, nauki o ziemi i środowisku