Raport_wiatr_vs_atom.pdf

Czy Polska powinna i Ļę „du ı sk Ģ ” drog Ģ ?

Krótkie porównanie elektrowni wiatrowych i j Ģ drowych

Dr in Ň . Andrzej Strupczewski

W zwi Ģ zku z ogłoszeniem przez rz Ģ d projektu Polityki Energetycznej Pol-

ski do 2030 roku wykazuj Ģ cego potrzeb ħ wprowadzenia energetyki j Ģ drowej, swój

renesans w Ļ ród działaczy antynuklearnych prze Ň ywa hasło „wiatr aki za miast

atomu ”. Mówi si ħ , Ň e Du ı c z ykom niepotrze bna je st e ner gia j Ģ dr ow a, a

mimo to maj Ģ z apew nio ne bez pie cz e ı stw o e ne rge t yc z ne! Greenpeace

twierdzi nawet, Ň e „ Energia j Ģ drowa nie jest konkurencyjna w stosunku do energii

wiatrowej, bo przy takim samym poziomie inwestycji wiatr pozwala uzyska ę 2 - 3

razy wi ħ cej energii ni Ň reaktor j Ģ drowy ” 1 . Przyjrzyjmy si ħ faktom.

Stawka w tej grze jest bardzo wysoka - niezawodno Ļę dostaw energii elek-

trycznej i jej niska cena warunkuj Ģ dobrobyt gospodarczy. Je Ļ li wybierzemy stra-

tegi ħ energetyczn Ģ , która spowoduje utrat ħ stabilno Ļ ci sieci i du Ň y wzrost kosztów

energii elektrycznej, to nie tylko o rozwoju, ale nawet o utrzymaniu obecnej sytu-

acji wzrostu ekonomicznego nie ma co marzy ę . Tymczasem cz ħ ste zmiany siły

wiatru – proponowanego nam jako najlepsze Ņ ródło energii - powoduj Ģ niestabil-

no Ļę mocy wiatraków, a to skutkuje niskim współczynnikiem wykorzystania ich

mocy, wysokimi kosztami wytwarzania energii i trudno Ļ ciami w zaspokojeniu po-

trzeb odbiorców. Przykład Danii, podawanej jako wzór kraju skutecznie rozwija-

j Ģ cego energetyk ħ wiatrow Ģ , dobrze ilustruje problemy, jakie czekaj Ģ nas w przy-

padku powa Ň niejszego udziału elektrowni wiatrowej w systemie wytwarzania

energii elektrycznej.

Według powszechnej opinii, prawie 20% zapotrzebowania Danii na energi ħ

elektryczn Ģ pokrywaj Ģ turbiny wiatrowe, a przemysł produkcji turbin kwitnie. To

1 Energia j Ģ drowa, Mit i Rzeczywisto Ļę , str 91, Heinrich Boll Stiftung, Warszawa, 2006.

nie jest pełny obraz sytuacji. Gdzie Ļ umyka sprawa kosztów, dyspozycyjno Ļ ci,

Ļ redniego rocznego wykorzystania mocy zainstalowanej i trudno Ļ ci eksploatacyj-

nych. Przemilcza si ħ istnienie pot ħŇ nej sieci energetycznej w krajach skandynaw-

skich i w Niemczech, pozwalaj Ģ cej kompensowa ę falowanie dostaw energii wia-

tru. Przede wszystkim za Ļ nie wspomina si ħ , Ň e wiatr jest zmienny, niepewny i

nieprzewidywalny, podczas gdy odbiorcy energii elektrycznej potrzebuj Ģ dostaw

energii dostarczanej niezawodnie, ci Ģ gle i tanio.

Problem okresowych zaników wiatru

Zmienno Ļę wiatru jest wr ħ cz przysłowiowa 2 . Przy nominalnej mocy wia-

traka np. 2 MW w praktyce daje on moc od 2 MW do zera. Je Ň eli znajduje si ħ w

miejscu o dobrych warunkach wiatrowych – Ļ rednio 0,4 MW. Podana wielko Ļę

Ļ rednia nie oznacza oczywi Ļ cie, Ň e mo Ň na zawsze na tyle liczy ę . S Ģ bowiem okre-

sy, gdy cały system wiatrowy nie dostarcza energii elektrycznej w ogóle. Tak było

np. w sierpniu 2002 r. gdy przez tydzie ı moc dostarcza przez elektrownie wiatro-

we była bliska zeru (rys. 1 ). Ł Ģ cznie w 2002 roku w Zachodniej Danii było

52 dni, gdy wiatr dostarczał mniej ni Ň 1 % zapotrzebowania. Nie ulega wi ħ c w Ģ t-

pliwo Ļ ci, Ň e moc systemu energetycznego musi by ę wystarczaj Ģ ca dla pokrycia

potrzeb odbiorców niezale Ň nie od mocy wiatraków 3 .

3500

Zapotrzebowanie i moc wiatru, Dania zach. 11-17.08.2002

3000

2500

2000

1500

1000

zapotrzebowanie

Moc wiatru

500

Rys. 1 Brak energii

wiatru w okresie

słabych wiatrów w

Danii zachodniej.

godziny

2 Sharman, H. Why wind works for Denmark? Civil Engineering 158 May 2005. Pages 66–72

3 j.w

Wg niemieckiej firmy E.ON, w której w ko ı cu 2005 r. pracowały wiatraki o

ł Ģ cznej mocy szczytowej 7.600 MW udział energii wiatrowej w pokryciu dziennego

zapotrzebowania szczytowego sieci energetycznej wahał si ħ od 0.1% do 32%. Do-

Ļ wiadczenie wykazało, Ň e gdy zapotrzebowanie energii elektrycznej było wysokie

wskutek mrozów zimowych czy upałów letnich, elektrownie wiatrowe dawały mini-

malny wkład w jego pokrycie 4 . W 2004 roku przeprowadzono w Niemczech dwie

du Ň e prace studialne, z których wynikało, Ň e na skutek niskiej dyspozycyjno Ļ ci wia-

traków, gdy ro Ļ nie stosunek ich ł Ģ cznej mocy do mocy sieci, wzgl ħ dne wykorzystanie

ich mocy do pokrycia potrzeb szczytowych maleje. „ Przewiduje si ħ , Ň e w 2020 r. przy

planowanej mocy zainstalowanej w wiatrakach wynosz Ģ cej ponad 48,000 MW 5 , mo Ň -

na b ħ dzie zast Ģ pi ę nimi tylko 2,000 MW tradycyjnych Ņ ródeł energii ”- stwierdzono w

raporcie E.ON z 2005 6 .

Szybkie zmiany pr ħ dko Ļ ci wiatru

Zmiany siły wiatru zachodz Ģ zbyt szybko, by dało si ħ je skompensowa ę wł Ģ -

czaj Ģ c lub wył Ģ czaj Ģ c elektrownie w ħ glowe. Przyznaje to nawet Greenpeace 7 , który

gor Ģ co popiera wprowadzanie wiatraków. Jednak Ň e do Ļ wiadczenie wykazało, Ň e na-

wet znacznie bardziej elastyczne ni Ň w ħ glowe, elektrownie gazowe nie daj Ģ si ħ uru-

chomi ę dostatecznie szybko. Wzrost pr ħ dko Ļ ci wiatru od 9 do 11.5 metrów na sekun-

d ħ w du ı skiej morskiej farmie wiatrowej Horns Rev mo Ň e spowodowa ę podwojenie

jej mocy z 80 do 160 MW w ci Ģ gu kilku minut 8 . Przykładów takich gwałtownych

zmian jest wiele. Np. firma E.ON pokazała w swym raporcie, jak w wigili ħ 2004 r. o

9.15 rano, moc wiatraków osi Ģ gn ħ ła maksimum roczne równe 6.024 MW, a nast ħ pnie

spadła poni Ň ej 2.000 MW w ci Ģ gu zaledwie 10 godzin. Stanowiło to ró Ň nic ħ ponad

4,000 MW. W drugim dniu ĺ wi Ģ t moc wiatru w sieci E.ON spadła jeszcze bardziej -

poni Ň ej 40 MW. 9 Te zmiany mocy wiatraków musiały wyrówna ę elektrownie syste-

4 E.ON Netz Wind Report 2004

- dokument dost ħ pny m.in. pod adresem: http://www.aweo.org/windEon2004.html

5 “Planning of the Grid Integration of Wind Energy in Germany Onshore and Offshore up to the Year 2020”

- dokument dost ħ pny m.in. pod adresem:

http://www.eon-etz.com/Ressources/downloads/dena-Summary-Consortium-English.pdf

6 E.ON Netz Wind Report 2005

- dokument dost ħ pny m.in. pod adresem: http://www.windaction.org/documents/461

7 Energia j Ģ drowa – mit a rzeczywisto Ļę , s.47, Heirich Boll Stiftung, Warszawa, 2006

Eltra, 2005: Annual Report 2004. (In English)

E.ON Netz Wind Report 2005

- dokument dost ħ pny m.in. pod adresem: http://www.windaction.org/documents/461

mowe opalane gazem lub w ħ glem, albo – import energii z Norwegii (hydroelektrow-

nie) i Szwecji (elektrownie j Ģ drowe).

Mo Ň liwo Ļ ci przewidywania zmian siły wiatru

Do Ļ wiadczenie du ı skie wskazuje, Ň e przewidywanie zmian pr ħ dko Ļ ci wia-

tru jest zbyt mało trafne, by na tej podstawie dało si ħ planowa ę uruchomienie lub

wył Ģ czenie elektrowni 10 . W Niemczech wiod Ģ ca firma E.ON Netz wykorzystuje

do tego celu skomplikowany system oparty na danych Niemieckiej Słu Ň by Mete-

orologicznej, ale wyniki nie s Ģ lepsze ni Ň w Danii. Jak wszystkie prognozy pogo-

dy, prognoza pr ħ dko Ļ ci wiatru jest tylko cz ħĻ ciowo trafna. W 2003 r. Ļ redni bł Ģ d

ujemny prognozowania w rejonie obsługiwanym przez E.ON wynosił - 370 MW,

a Ļ redni bł Ģ d dodatni + 477 MW. Jednak Ň e podczas poszczególnych godzin od-

chylenia były du Ň o wi ħ ksze i si ħ gały w 2004 roku –2,532 MW, +3,999 MW. Bł ħ -

dy te były równe połowie zainstalowanej mocy szczytowej wiatraków 11 .

Operator sieci przesyłowej musi wyrówna ę ró Ň nice mi ħ dzy moc Ģ przewi-

dywan Ģ a rzeczywi Ļ cie generowan Ģ przez wiatr wykorzystuj Ģ c zakres regulacji i

moc rezerwow Ģ . Decyduj Ģ ce znaczenie dla okre Ļ lenia zapotrzebowania na moc

rezerwow Ģ maj Ģ c Ģ zrównowa Ň y ę wahania siły wiatru jest oczekiwane maksymal-

ne odchylenie prognozy, a nie Ļ redni bł Ģ d prognozy. Jest tak dlatego, Ň e nawet je-

Ļ li moc dostarczana do sieci jest mniejsza od prognozowanej cho ę by przez kilka

dni w roku, to operator musi by ę przygotowany na t ħ ewentualno Ļę i mie ę dosta-

teczny zapas mocy dla zapewnienia niezawodnego zasilania odbiorców. Koniecz-

ne jest wi ħ c utrzymywanie w systemie rezerwy wiruj Ģ cej, to jest elektrowni pracu-

j Ģ cych na biegu luzem lub na malej mocy. Niestety, utrzymywanie elektrowni w

rezerwie wiruj Ģ cej oznacza, Ň e pracuj Ģ one bardzo daleko od swych parametrów

optymalnych (co skutkuje wzrostem kosztów wytwarzania energii oraz emisji ga-

zów i pyłów) wi ħ c i korzy Ļ ci ekologiczne, do jakich d ĢŇ ymy buduj Ģ c wiatraki, w

du Ň ej mierze znikaj Ģ przy rozpatrywaniu ł Ģ cznie systemu wiatraków i elektrowni

rezerwowych. Natomiast wysokie koszty inwestycyjne na budow ħ wiatraków i

koszty inwestycyjne na niezb ħ dne dla ich rezerwowania elektrownie systemowe -

pozostaj Ģ .

Sharman, H. Why wind works for Denmark? Civil Engineering 158 May 2005. Pages 66–72

11 E.ON Netz Wind Report 2004

- dokument dost ħ pny m.in. pod adresem: http://www.aweo.org/windEon2004.html

Co zrobi ę z nadmiarem wyprodukowanej przez wiatraki energii ?

Ponad 70% tej energii nie jest przydatne na potrzeby odbiorców krajowych. Dla-

tego chocia Ň produkcja energii wiatrowej w Danii odpowiada wielko Ļ ci 20% jej potrzeb,

to w rzeczywisto Ļ ci wiatr pokrywa tylko około 6% zapotrzebowania odbiorców du ı -

skich. Reszt ħ energii wiatrowej trzeba usun Ģę poza granice du ı skiej sieci energetycz-

nej 12. W 2004 r w Danii jako cało Ļ ci eksport stanowił 70.5% ogólnej generacji elektrycz-

no Ļ ci wiatrowej i była ona sprzedawana ze strat Ģ 13 Na szcz ħĻ cie Dania jest poł Ģ czona po-

t ħŇ nym mostem energetycznym o przepustowo Ļ ci 5 GW z krajami skandynawskimi i z

Niemcami 14 . Szczególnie wa Ň ne dla eksportu energii wiatrowej jest poł Ģ czenie ze Skan-

dynawi Ģ , bo do kompensacji waha ı mocy turbin wiatrowych najlepiej nadaj Ģ si ħ hydro-

elektrownie. Rozruch elektrowni opalanych paliwami organicznymi nast ħ puje zbyt wol-

no by pokry ę ubytek mocy powodowany nagłym spadkiem pr ħ dko Ļ ci wiatru.

5000

Moc wiatraków, Dania zachodnia, 18-21.11.2002

4500

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

godziny

Rys. 2 Gwałtowny spadek mocy wiatraków – przykład jeden z wielu.

Norwegia czerpie sw Ģ energi ħ elektryczn Ģ niemal wył Ģ cznie z hydroelektrowni,

a Szwecja z elektrowni wodnych i j Ģ drowych. Ł Ģ czna produkcja energii elektrycznej z

samych hydroelektrowni w tych krajach wynosi 178 TWh, a z j Ģ drowych w Szwecji –

12 Sharman, H., 2004: “Electrolysis for Energy Storage & Grid Balancing in West Denmark.”

Work Group Report prepared for Energistyrelsen [Danish Energy Authority], August.

13 Vestergaard, F., 2005: “Bistand til Tyskland.” “[Aid for Germany].” Weekend Avisen, 4 th

November.

14 Mason V. C . Wind power in Denmark, 2006 . (March 2007)

- dokument dost ħ pny m.in. pod adresem: http://www.countryguardian.net/vmason.htm

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: