Transcript prezentācija2

Vēja enerģijas izmantošanas iespējas
Latvijā
Prof.,Dr.habil.sc.ing. Pēteris Šipkovs
Fizikālās enerģētikas institūts
Enerģijas resursu laboratorijas vadītājs
Rīga, 01.03.2011.
Satura radītājs

Enerģijas bilance



Atjaunojamo energoresursu izmantošana
Vēja enerģijas izmantošana




Elektroenerģijas piegāde Latvijā
Vēja enerģijas potenciāls
Vēja enerģijas mērījumi
Vēja iekārtas
Vēja enerģijas izmantošanas ierobēžojumi.
Rīga, 01.03.2011.
Enerģijas bilance
Enerģijas bilances analīze ļauj
 novērtēt vai pietiekoši efektīvi tiek izmantota
enerģija un energoresursi un
 analizēt iespējas piesaistīt modernas tehnoloģijas
enerģijas ražošanai un patēriņam
 iespēju novērtēt vietējo un atjaunojamo
energoresursu izmantošanas tagadējo līmeni un
iespējas izmantot tos nākotnē.
Rīga, 01.03.2011.
Vietēja kurināmā īpatsvars kopēja energoresursu patēriņā
Primāro energoresursu patēriņš Latvijā 1990,
4%
% (kopā 378,8 PJ)
1% 1%
3% 4%
28%
7%
Gāze
Naftas produkti
Ogles
Importēta elektroenerģija
Hidroenerģija
Kurināmā koksne
52%
Kūdra
Citi
2009, kopā 201,7 PJ (100%)
Primāro energoresursu patēriņš Latvijā 2000,
% (kopā 159,1 PJ)
2%
22%
Kurināmā koksne
26%
1%
31%
Vēja enerģija
Kūdra
0% Biogāze
0%
0%
Dabas gāze
29%
Gāze
Naftas produkti
Ogles
Importēta elektroenerģija
Hidroenerģija
6%
Kurināmā koksne
4%
2%
32%
Hidroenerģija
6%
Kūdra
Citi
Elektroenerģijas
imports
9%
Rīga, 01.03.2011.
Ogles
2%
Naftas produkti
28%
Atjaunojamo energoresursu potenciāls Latvijā
Energoresursi
1. Biomasa
Teorētiskais
enerģijas
potenciāls
(PJ)
Tehniski
iespējamais
potenciāls
(PJ)
125,82
59,56
55,44
37,8
- ātri augošo koku
plantācijas
28,8
10,8
- atlikumi
(mežizstrādes &
kokapstrādes)
26,0
5,2
7,3
1,08
8,28
4,68
2. Mazā hidroenerģētika
0,72
0,36
3. Vēja enerģija
1,08
0,72
0,108
0,036
1,8
0,144
- koksne
- biogāze
- salmi
4. Saules enerģijas
izmantošana
- elektrība
- siltums
Kopā
129,528 Rīga, 01.03.2011.
60,82
Atjaunojamo
energoresursu tehniski
iespējamo potenciālu
nosaka ieguves un
pārstrādes iespējas un
tehnoloģiskās
pārveidošanas iespējas.
Elektroenerģijas piegāde Latvijā
Elektroenerģijas
piegādes
sastāvdaļas
1997
2000
2001
2002
2005
2008
GWh
GWh
GWh
GWh
GWh
GWh
TEC
1547,7
1312
1444
1501
1533
2106
HES
2952
2828
2833
2463
3325
3109
VES/% no
kop.patēriņa
1,55/0,024
%
4,42/0,075
%
3/0,05%
11/0,17%
47/0,67
59/0,76
Elektroenerģijas
imports
1822,7
1778
1883
2348
2148
2520
Kopējais
patēriņš
6323,95
5922,42
6163,0
6323,0
7053
7794
Rīga, 01.03.2011.
Vēja enerģija
Vēja enerģijas parametru – vēja ātruma, vēja virziena
mērījumi ir ļoti svarīgi un nepieciešami vēja iekārtu
uzstādīšanas optimālām izvietojumam.
Vēja enerģijas parametru mērīšanai un apstrādei izmanto
speciālas iekārtas, kuras sastāv no devējiem un
sistēmblokiem informācijas apstrādei un glabāšanai.
Fizikālās Enerģētikas institūts nodarbojas ar šāda veida
mērījumiem jau no 1994. gada, kad bija veikti mērījumi ar
LOGGER 9200 uz 30 m gara masta, bet ar vēja ģeneratoru
izmantošanu kopš 1985. g.
Rīga, 01.03.2011.
MOBILAIS VĒJA
ĀTRUMA MĒRĪŠANAS KOMPLEKSS
(uz mēriekārtas LOGGER 9200 bāzes)
Komplekss dot iespēju precizēt un noteikt vēja enerģijas parametrus pirms ģeneratoru uzstādīšanas.
Tehniskie parametri:
1. Komplekss ļauj noteikt - gaisa temperatūru, vēja ātrumu un
virzienu.
2. Mēriekārtu (devēju) skaits - 2 (dažādos augstumos).
3. Mērījuma augstums - 10 m, 28 m.
4. Mērīšanas intervāli - 5, 10, 30, 60 min.
5. Mēriekārtas darbības ilgums - 48 dienas (automātiskā režīmā).
Kompleksa aprobācija:
1. Vēja parametru noteikšana Ainažos
pirms 2 vēja ģeneratoru ar 600 kW
jaudu uzstādīšanas.
2. Vēja parametru noteikšana Irbenē
radioteleskopa RT - 32 apkārtnē.
Rīga, 01.03.2011.
Vēja enerģijas izmantošana
Pašlaik Latvijā darbojas 47 vēja turbīnas ar jaudu 27 MW,
kas saražo 1,8 % no 2009.gadā Latvijā saražotas
elektroenerģijas.
Izmantojot mobilo vēja ātruma mērīšanas kompleksu
LOGGER Symphonie, veikti vēja parametru mērījumi
augstumā līdz 60 metriem. Uz masta ir uzstādīti devēji
piecos līmeņos: vēja ātruma, vēja virziena, vēja
temperatūras un vēja spiediena mērīšanai. LOGGER
Symphonie reģistrējošais bloks ir savienots ar PC.
Mērījumi tiek reģistrēti katras 10 sekundes un tiek
pierakstīti pēc vidējās vērtības.
Rīga, 01.03.2011.
Vēja mērījumi uz Ventspils lokatora
Rīga, 01.03.2011.
Gada vidējo vēja ātrumu 10, 30 un 50 m
augstumos, atsevišķos Latvijas rajonos
sadalījuma karte
Rīga, 01.03.2011.
Vēja parametru mērījumu rezultāti pēc to apstrādāšanas
ar speciālu datora programmu tiek attēloti grafiku
veidā:
 Vēja enerģijas blīvuma sadalījums atkarībā no vēja
ātruma;
 Vēja ātruma izmaiņa stundā par periodu līdz 1
gadam;
 Vēja rozes ar virziena norādījumu, kurā vējš attīsta
maksimālo enerģiju;
 Izmērīto vēja parametru vidējo un maksimālo
parametru tabula.
Šie pētījumi ļāva izstrādāt Latvijas vēja karti un
metodiskos norādījumus vēja agregātu uzstādīšanai.
Rīga, 01.03.2011.
Wind speed
12.00
10.57
10.00
m/s
8.00
7.01
7.86
5.96
6.00
4.86
4.54
5.16
4.73
4.00
3.43 4.06
2.00
0.00
0
100
200
300
400
500
600
metr
.
Vidējā lieluma vēja ātruma sadalījuma grafiks dažādiem augstumiem
izmantojot aproksimācijas veidu
, kur
 Hh 

Vh  V0 
 H0 
V0  3.43, H0  30m,   1.81
Rīga, 01.03.2011.
1

Vēja ātrums dažādos augstumos
Rīga, 01.03.2011.
Vēja roze ar virziena norādījumu, kurā vējš sasniedz
maksimālo enerģiju
N
.18
.16
01/08/2007 to 08/08/2007
Wind Rose Ch 1, 7
.14
SITE 0003
New Site
.21
.09
.20
Site Information:
.14
Project:
New Project
Location:
Irbene_2
Elevation:
53
Anemometer on channel 1:
NRG #40 Anem. m/s
W .18
.21
E
Height:
53 m
Serial #:
SN:16183
Vane on channel 7:
#200P Wind Vane
.18
.14
Height:
0
Serial #:
SN:
Outer Numbers are Average TIs
for speeds greater than 2.5 m/s
.23
.19
.17
.18
.13
S
Generated 15 August 2007
Total 10-minute intervals: 1152 Intervals used in calculations: 1128 Percent data used: 97.9
Rīga, 01.03.2011.
Inner Circle = 0%
Outer Circle = 20%
Percent of Total Wind Energy
Percent of Total Time
NRG Systems SDR Version 4.28
Maksimālās un minimālas vēja ātrumu vērtības ar noteiktiem
laika parametriem
Rīga, 01.03.2011.
Ainažu vēja ģeneratoru (2x0,6 MW) elektroenerģijas
ražošana
400
350
300
1997
MWh
250
1998
200
1999
150
2000
100
50
0
January
April
July
Rīga, 01.03.2011.
October
Ainažu vēja stacijas darbība
Latvenergo analīze Ainažu vēja stacijas darbības
Rīga, 01.03.2011.
Asinhronu elektromašīnu teorijā ir atklātas jauno tipu mašīnu
īpatnības:
1.
Ģeneratoru abi tinumi (primārais un sekundārais) ir
savstarpēji nekustīgi un novietoti uz statora zobiem.
2.
Zobrotors bez tinumiem un katrs zobs atbilst rotora polu
pārim.
3. Polu skaita palielinājums ir panākts bez magnetizēšanas
spolu skaita palielinājuma (viena spole uz pavairojuma
polu daudzumu), tas novērš zudumus tinumos.
Teorētisko pētījumu rezultāti izveido teorētisko bāzi daudzpolu asinhronģeneratoru
izstrādei ar polu skaitu līdz 100 (tagad 10). Tas ļauj samazināt ģeneratora griezienu
ātrumu, kas ir svarīgi vējģeneratoru sistēmā.
Zemapgrieziena daudzpolu asinhronģeneratori dod iespēju bezreduktora iekārtas
izpildījumu un tas ļauj ievērojami samazināt iekārtas masu.
Tādējādi ir panakta ģeneratora un bezreduktora
ģeneratora savienojamība ar tiešo piedziņu no
vējģeneratora turbīnas.
Rīga, 01.03.2011.
Vēja agregātu iekārtu izpēte
Izpētīti daudzpolu zemapgrieziena ģeneratori, kurus var
plaši pielietot tiešas piedziņas vēja agregātos ar tiešu
savienojumu ar vēja turbīnu (bez reduktora).
Izpētīti trīs īpaši perspektīvie ģeneratoru tipi:

Sinhronie ģeneratori ar pastāvīgiem magnētiem;

Sinhronie ģeneratori ar mainīgu induktivitāti;

Divkāršas barošanas asinhronie ģeneratori.
Rīga, 01.03.2011.
Izstrādātas magnētiskā lauka aprēķina programmas
ģeneratora šķērsvirziena šķēlumam. Uz magnētiskā lauka
analīzes bāzes ir noteikti zobotu ģeneratoru zonu
optimālie parametri: izmēri un enkura zobu forma, rotora
polu kvantitatīvās attiecības.
Magnētiskā lauka ģeneratora šķērsgriezums ar ķemmveida
zobotas zonas struktūru.
Rīga, 01.03.2011.
Pētījumu rezultātā izstrādātas vēja kartes un precizētas ar
mērījumiem visā Latvijas teritorijā.
Ar LMT panākta vienošanās, lai precizētu vēja kartes
izmantojot LMT torņus visā Latvijas teritorijā un tiek
izstrādāti jauna tipa ģeneratori, ieviesti praksē un tiek
ražoti Ventspils ventilatoru rūpnīcā un RER.
Patentēti:
1)
Asinhronais ģenerators
2)
Vējā enerģijas plūsmas sadalījums virs zemes
3)
Sinhronais ģenerators.
Rīga, 01.03.2011.
Vēja enerģijas izmantošanas plānošanā jārēķinās ar
nozīmīgiem ierobežojumiem šā potenciāla
izmantošanai:
 zemes lietošanas,
 ornitoloģiskie, ainaviskie ierobežojumi,
 ierobežojumi, kas attiecas uz pieeju elektriskajiem
tīkliem un sistēmas stabilai darbības nodrošināšanai,
 saskaņā ar sanitārajām normām, kas Latvijā
pieņemtas, trokšņu līmenis cilvēku pastāvīgās
dzīvesvietās nedrīkst pārsniegt 40 dB. Tas nozīmē,
ka VES būvniecība apdzīvotu vietu tuvumā nav
atļauta. Pēc mūsu mērījumiem VES trokšņu līmenis ir
53 dB (0,6 MW).
Rīga, 01.03.2011.
Baltijas valstu prognozes vēja enerģijas izmantošanā



Piekrastes teritorijā Igaunijas rietumos VES
būvniecība plānota ar jaudu vairāk nekā 600 MW
Latvijā 450 MW VES būvniecība ir paredzēta un
900 MW vēja parks jūras šelfā arī ir plānots.
Lietuvas vēja parkā 2010.g. tiks sasniegta jauda
200 МW, ar mērķi sasniegt 1000 МW. Pēc 2020.g.
ir plānots uzsākt darbu jūras šelfa teritorijās.
Rīga, 01.03.2011.
Līdz 2010. gadam ES paredzēts izmantot alternatīvo
enerģiju:






vēja ģeneratorus ar kopējo jaudu 30 GW;
saules baterijas ar kopējo jaudu 3 GWe;
mazas jaudas hidroģeneratorus 100 GW;
biomasu izmantot apjomā, kas ir ekvivalents 135
Mtoe;
ģeotermālos ūdeņus izmantot apjomā, kas ir
ekvivalents 5,2 Mtoe;
uzstādīt saules kolektorus 100 miljonus m².
Rīga, 01.03.2011.
Latvijas indikatīvie mērķi no AER saražotas enerģijas
Latvijai enerģijas apgādes un kvalitātes jautājumi iegūst
sevišķu aktualitāti saistībā ar ES direktīvām. Enerģijas
sektorā jārēķinās ar pienākumiem, kurus dalībvalstīm
uzliek ES pret nacionālo likumdošanu, organizatorisko
struktūru un procedūrām.
Saskaņā ar Direktīvas 2009/28/EK Elektrības ražošanas
veicināšana, izmantojot atjaunojamos resursus iekšējā
elektrības tirgū, Latvijas mērķis no atjaunojamiem
energoresursiem saražotas enerģijas īpatsvaram bruto
enerģijas galapatēriņā 2020.gadā noteikts 40% apmērā.
Latvijas nacionālais indikatīvais mērķis, kāds Latvijai būtu
līdz 2010.gadam jāsasniedz no atjaunojamiem
energoresursiem ir 49,3% (2008.g. - 41,2%, vējš – 0,8%).
Rīga, 01.03.2011.
Elektroenerģijas tarifu struktūra
(Ls/kWh) bez PVN
Sistēmas pakalpojumi
0,08030
Obligātās iepirkuma komponentes
Elektroenerģija
0,03292
0,03292
0,05100
0.01559
0,01170
0,00563
0,03568
0,02978
Jaunā regulēto
tarifu struktūra
Rīga, 01.03.2011.
Līdzšinējā tarifa
struktūra
Harmonizēta enerģētikas sektora attīstība, izmantojot atjaunojamo
enerģiju vienlaicīgi ar tradicionālajiem energoresursiem, saistīta ar
izmaiņām likumdošanā, fondu izveidošanu un Latvijas apstākļos
svarīgākais ir:





nepieciešamo ekonomisko instrumentu ieviešana (nodokļi, tarifi,
subsīdijas);
zinātniskie pētījumi jaunu tehnoloģiju jomā;
energoefektīvo iekārtu tirgus attīstība, pielietojot atbilstošu
marķēšanu un ieviešot ES un pasaules standartus enerģētikā;
izglītojošā un apmācības darba veikšana atjaunojamas enerģijas
izmantošanas jomā, ieviešot demonstrācijas projektus.
Enerģētikas likuma grozījumi notiek ikgadu, bet bez valsts atbalsta
un saprātīgas nodokļu politikas atjaunojamo enerģijas resursu
ieviešana valstī nebūs ekonomiska.
Rīga, 01.03.2011.
Paldies par uzmanību
Fizikālās enerģētikas institūts
Enerģijas resursu laboratorija
Aizkraukles 21, Rīga LV-1006
Tel./ Fax: +371 67553537
E-mail: [email protected]
Rīga, 01.03.2011.