|
|
Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje,
Sveučilišta u Splitu |
MogućNOSTI VJETROENERGETIKE u
Hrvatskoj
Branko Klarin
Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u
Splitu,
R.Boškovića b.b. 21000 Split
Tel.: +385-(0)21-305876 Fax.:
+385-(0)21-463-877
e-mail: bklarin@fesb.hr; http://www.fesb.hr/~bklarin
Članak
o obnovljivim izvorima energije (vjetar)
priređen
za časopis 'Bura' br.7, izdanog u studenomu 2000.
god.
Izdavač:
Energetska sekcija ekološke udruge 'Zelena
akcija' iz Zagreba.
Bilješka o autoru:
Mr.sc. Branko Klarin, asistent na
Zavodu za strojarstvo i brodogradnju Fakulteta elektrotehnike, strojarstva i
brodogradnje u Splitu, sudjelovao je u nastavi na Fakultetu
prirodoslovno-matematičkih znanosti u Splitu.
Bio je suradnik na nekoliko međunarodnih i domaćih projekata iz područja vjetroenergetike, koautor i autor tridesetak znanstvenih i stručnih radova, među kojima Studija o korištenju energije vjetra u Republici Hrvatskoj (HEP) te surađivao u programu ENWIND u okviru Nacionalnog energetskog programa PROHES. Izlagao je na više domaćih i međunarodnih znanstvenih i stručnih skupova i imao nekoliko pozvanih predavanja. Nagrađen je za inovaciju u razvoju ekspertnog sustava CRO-EOL. Konzultant je nekoliko tvrtki koje se bave vjetroenergetikom.
Formirao je ispitnu stanicu za
ispitivanje eolno-solarnih sustava (vjetroturbinsko-fotovoltaični) i
izrađuje doktorsku disertaciju s temom razvoja i prilagodbe
aero-energetskog podsustava manjih vjetroturbina.
Današnji izvor energije u velikoj mjeri su fosilna goriva, koja sa sobom
nose značajke geografske određenosti. Stoga ih je potrebno otkriti,
prikupiti, transportirati, skladištiti i pretvoriti kemijsku energiju koja je u
njima sadržana.
Osim toga, vrlo je bitno posjedovanje raspoložive količina fosilnog
goriva, zbog čega su ova goriva dominantan strateški čimbenik
današnjice koji određuje politiku na svim razinama, od globalnih do
lokalnih.
Fosilno gorivo, kao tercijarni nosioc sunčeve energije, koje je u
slojeve Zemlje dospjelo složenim procesima i u kojem je na određen
način, 'akumuliran' dugi period sunčevog zračenja, koncentrirani
je izvor energije. Pretvorba energije iz fosilnog goriva traje izuzetno kratko
obzirom na trajanje akumuliranja energije u gorivu te, zbog neuništivosti
energije, uvodi veliki energetski poremećaj u prirodu.
Kad je jednom raspoloživa, energija iz fosilnih goriva je obilna, cjenovno
pristupačna i uglavnom se troši neracionalno. Naravno, cijena toga
plaća se posredno, preko gubitaka ljudskih života i materijalnih resursa u
sukobima oko kontroliranja tih energenata do posljedica kojih nosi zagrijavanje
planete Zemlje.
Pošto je zaštita planete postala i obveza (deklarativna), neke su
multinacionalne naftne kompanije (Shell,
British Petroleum…) počele
podupirati razvoj tehnologija za iskorištavanje obnovljivih izvora energije.
Obnovljivi izvori energije su, općenito uzevši, dostupniji svima.
Biomasa, sunce i vjetar su, uz vodu, pretežiti obnovljivi izvori energije.
Čovjek ih najdulje koristi, a budući da neki od njih predstavljaju
primarnog (sunčevo zračenje) odnosno sekundarnog nosioca sunčeve
energije (vjetar, biomasa) kao takvi najmanje remete ravnotežu u prirodi.
Njihov je nedostatak neravnomjerna pojavljivost i postojanost, kojeg treba
premostiti uskladištenjem ili energenta (voda, biomasa) ili pretvorene energije
(sunce, vjetar).
Različitim programima poticanja razvoja ovih tehnologija, poglavito
vjetroenergetike, razvijeni svijet bitno je odmaknuo u njihovoj primjeni. Danas
npr. Njemačka 2% potreba za električnom energijom svojih 80 milijuna
građana namiruje iz vjetrofarmi.
Vremenom su vjetroturbine postale ekonomičnije, radi tehnološkog
razvoja ali i povećane proizvodnje, tako da danas privlače
investitore. U početku njihove primjene na državnoj su razini potrebni
poticaji, koji vremenom bivaju sve manji.
U Njemačkoj su ukinute subvencije, jer je vjetroenergetika postala
konkurentna ostalim proizvođačima energije.
Značajke
komercijalnih vjetroturbinskih jedinica od 1980 do 1998. god.:
|
Godina |
Kapacitet VT kW |
Rotor m |
Energija GWh/god. |
cijena ECU/kWh |
|
1980-1983 |
55 |
15 |
0,11 |
0,090 |
|
1984-1985 |
75 |
17 |
0,14 |
0,076 |
|
1986-1988 |
120 |
21 |
0,26 |
0,067 |
|
1989-1992 |
250 |
27 |
0,47 |
0,049 |
|
1993-1994 |
400-500 |
37-40 |
1,20 |
0,045 |
|
1995-1996 |
500-750 |
40-48 |
1,50 |
0,040 |
|
1997- |
600-1500 |
43-66 |
>1,50 |
<0,040 |
Postavljenje vjetroturbina (Tarifa)
Vjetrofarma u Norveškoj (EWEA Wind
Directions)
Mnogi znanstvenici koji se bave energetikom predviđaju da će
obnovljivi izvori energije biti najvažniji izvori energije u XXI stoljeću.
Sustavi koji uključuju relativno male i kombinirane pretvarače ove
energije biti će najbrojniji. Većina ovakvih sustava u sebi
uključuje i vjetroturbine.
Naša je država siromašna fosilnim energentima a bogatija obnovljivim
izvorima energije te je potrebno je sustavnim pristupom iskoristiti te
potencijale.
Hrvatska ima, obzirom na ostatak Europe, osrednje vjetrovne potencijale
raspoređene pretežito u obalnom pojasu.
Pretvorba energije iz vjetra može biti orjentirana komercijalno ili prema
potrebi. Prvi pristup koristi se u vjetrofarmama s većim brojem
vjetroturbina a istraživanja pokazuju da mogu biti smještene na više mjesta duž
obale i na otocima, gdje su vjetropotencijali dovoljni da proizvodnje
električne energije može biti isplativa. Pod određenim uvjetima,
ovako dobivena električna energija može biti distribuirana i dostupna
svugdje gdje postoji elektroenergetski sustav.
Tamo gdje postoji potreba za električnom energijom a nema
elektro-mreže može se koristiti drugi pristup, koji ima za cilj podmiriti
potrebe za električnom energijom, makar i po većoj cijeni jedinice
energije. Ovaj pristup, moguć je gotovo svugdje duž obale pomoću
manjih vjetroturbina. U kombinaciji s solarnim izvorom energije, predstavlja
pogodan energetski sustav, koji se može modularno nadograđivati ovisno o
potrebama a vlasnika učiniti neovisnim o ispadima iz sustava i cjenovnim
poremećajima.
Iako proizvode skuplju energiju u odnosu na trenutnu
cijenu energije u Hrvatskoj, ovakvi sustavi u masovnoj primjeni mogu postati
konkurentni ostalim izvorima energije. Kako se u našoj državi u bliskoj
budućnosti očekuje zamjena socijalnog s ekonomskim pristupom
energetskoj problematici, posljedica toga biti će značajni rast
cijene energije i njihovo dovođenje na europsku razinu. Eolno-solarni
sustavi postat će prikladna alternativa postojećim energetskim
sustavima.
Prikaz hibridnog VT-FN sustava,
(LMW)
Upotreba malih vjetroturbina za
opskrbu električnom energijom kuće i signalizacijskih uređaja
Mogućnosti primjene vjetroturbina u proizvodnji električne energije u Hrvatskoj su znatne. Prema studiji Fakulteta elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje za Hrvatsku elektroprivredu iz 1996. postoji 50 makrolokacija na koje se može postaviti 934 vjetroturbine od 500 kW tako da se dobije ukupna snaga od 467 MW odnosno moguća ukupna godišnja proizvodnja 1140 GWh.
Ako
bi se te vrijednosti korigirale na način da se na iste makrolokacije
predvidi postavljanje suvremenih komercijalnih vjetroturbina od 2 MW
instalirane snage po jedinici s proizvodnjom većom od 2 GWh godišnje po
jedinici, dobije se broj od oko 800 strojeva s 1600 MW instalirane snage i mogućom
godišnjom proizvodnjom od 3200 GWh električne energije. Ako je 1999.
godine ukupna potrošnja električne energije u Hrvatskoj bila 13675 GWh,
moguća proizvodnja iz vjetrofarmi bila bi oko 23% ukupno potrošene
električne energije.
Isto tako, ako bi uz poticajne mjere, svako deseto domaćinstvo na otocima za podmirenje vlastitih potreba i eventualnu isporuku viškova investiralo u jednu manju vjetroturbinu od 15 kW snage, koja bi u prosjeku proizvodila oko 13,75 MWh električne energije godišnje, bilo bi moguće instalirati ukupno gotovo 60 MW snage te dobiti oko 55 GWh električne energije godišnje ili 0,4% ukupno potrošene električne energije 1999. god. Naravno, kombinacija vjetroturbina i fotonaponskih pretvarača dala bi još povoljnije energetske rezultate. Danas je na stranom tržištu moguće nabaviti ovakve vjetroturbine po cijeni od 20.000 ECU.
Iako je danas isplativost ovakvih rješenja dvojbena u ovom trenutku,
budućnost energetike pripada manjim kombiniranim eolno-solarnim
pretvaračima, neovisnim, fleksibilnim i ekološki prihvatljivim izvorima
električne energije, te je potrebno istraživati njihovu primjene na našim
eolnim i solarnim potencijalima.
Iako se skoro sva površina unutar vjetrofarmi može iskorištavati u
različite svrhe, a i same vjetroturbine su turistička atrakcija,
postoji mogućnost iskorištavanja vjetropotencijala na morskim lokacijama i
to na samoj obali, u moru blizu obale ili na pučini (onshore i offshore). Kako
se u Hrvatskoj obalna ili priobalna područja mogu učinkovitije
iskorištavati nego što je proizvodnja energije, zanimljive su pučinske
lokacije.
Tu je strujanje vjetra ujednačenije i brže nego prosječno
strujanje na kopnu, nema bitnijih imovinsko-pravnih poteškoća a
područje na kojem se mogu postavljati vjetroturbine je veliko te se u
pučinske vjetrofarme teoretski mogu postaviti stotine vjetroturbina
odnosno instalirati tisuće MW snage.
Osim raspoloživosti vjetra, koji je ipak nešto povoljniji nego na kopnu,
problem offshore vjetrofarmi je
njihova tehničko-tehnološka izvedba i transport energije.
Izgrađene offshore vjetrofarme u nekim Europskim
zemljama do 1997.
|
Lokacija |
Br. jed. |
Proizvođač/Snaga |
Snaga MW |
Godina mont. |
Zemlja |
|
Nogersund |
1 |
WindWorld/220kW |
0,22 |
1990. |
Švedska |
|
Vindeby |
11 |
Bonus/450 kW |
4,95 |
1991. |
Danska |
|
Lely (IJsselmeer) |
4 |
Nedwind/500 kW |
2,0 |
1994. |
Nizozem. |
|
Tuno |
10 |
Vestas/500 kW |
5,0 |
1995. |
Danska |
|
Dronten I (IJsselmeer) |
19 |
Nordtank/600 kW |
11,4 |
1996. |
Nizozem. |
Vjetroturbine se u offshore vjetrofarme postavljaju na gravitacijske betonske temelje ili metalne konstrukcije oslanjene na morsko dno (pličina) ili na plutajuće konstrukcije (duboko more). Plutajuće konstrukcije su skuplje od gravitacijskih, ali mogu biti postavljene na bilo koju dubinu.
Preliminarna istraživanja pokazuju da su potencijalne pogodne lokacije za offshore vjetrofarme na području akvatorija otoka Visa i akvatorija otoka Lastova, na udaljenostima koje ne bi ugrožavale turistički razvoj otoka.
Naravno, brojčane pokazatelje teško je odrediti jer na pučini nema tehničkih ograničenja osim plovnosti puteva, sigurnosnih i političkih tako da se u ovakvim vjetrofarmama mogu instalirati na stotine MW snage.
Offshore vjetrofarma na pličini
(Vindeby, Danska)
Temeljni podaci planiranih danskih offshore VE
2000.-2006.
|
Podatak |
Gedser I |
Rodsand I |
Omo |
Laeso |
Horns Rev |
|
MW |
144 |
144 |
144 |
117 |
120 |
|
Sati rada |
3287 |
3330 |
3014 |
3380 |
3530 |
|
Faktor kapaciteta % |
37,5 |
38 |
34,4 |
38,6 |
40,3 |
|
Ukupna investicija Mil. DKK/MW Mil. USD/MW |
12,4 1771 |
11,5 1643 |
11,0 1571 |
11,7 1671 |
11,7 1671 |
|
Cijena kapitala DKK/kWh |
0,30 |
0,28 |
0,29 |
0,28 |
0,27 |
|
OAM DKK/kWh |
0,08 |
0,08 |
0,08 |
0,08 |
0,08 |
|
Ukupno DKK/kWh USD/kWh |
0,38 0,054 |
0,36 0,051 |
0,37 0,053 |
0,36 0,051 |
0,35 0,050 |
Iako se tehnologija offshore
vjetrofarmi još razvija, komercijalne vjetrofarme ovog tipa su već u
pogonu i nadalje se postavljaju a predviđa se da će one u bliskoj
budućnosti biti glavni proizvođači električne energije koja
se dobija pomoću vjetroturbina.
Budući da kod nas još nije proradila niti jedna kopnena vjetrofarma,
elektrane ovog tipa čekati će bolja vremena. Pred hrvatsku
stručnu i znanstvenu javnost postavlja se istraživanje svih aspekata
proizvodnje električne energije pomoću offshore vjetrofarmi, kako bi čim spremnije dočekali
buduće izazove, kojih u energetici neće manjkati.