Transcript Energeetika_III_osa
EESTI ENERGIASÜSTEEM TUULEKLIIMA JA RANNIKUALADE TUULERESSURSS
Eesti unikaalne energiasüsteem
• 95% elektrienergiast toodetakse põlevkivist • 88.6% elektrist toodetakse Narva elektrijaamades riigi äärmises kirdenurgas • Aktiivne võrguühendus on vaid ida- ja lõunasuunas
Eesti energiatoodang (2006) ja ülekandmine (GWh)
Elektrijaam
Narva elektrijaamad Iru elektrijaam Teised elektrijaamad Tuulikud Hüdroenergia
Kokku Netovõimsus, MW Toodetud elektrienergia, TWh
2120 158 80 29 5
2392
8,8 0,45 0,1 0,076 0,027
9,5 Kütus
Põlevkivi Gaas Põlevkivi, gaas Tuul Vesi Kodumaine Eksport
Kokku 2006
6 827 2 035
9 734 2005
7 088 2 686
9 773 2004 2003
6 814 2 783
9 597
6 620 2 627
9 247 2002
6 335 2 718
9 053 2001
6 304 2 296
8 600
Eesti elektrisüsteemi kaart
Detsembri, juuni ja aasta keskmine tuule kiirus detsember juuni aasta
Kust tulevad tormid?
Kas ilm on läinud tormisemaks?
Tormipäevade arv Vilsandil (üleval) ja aasta keskmise tuule kiiruse pikaajaline muutlikkus Jõhvi ja Väike-Maarja ilmajaama näitel
Aastad pole vennad.
8.0
4.5
4.0
3.5
3.0
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
Sõrve Vilsandi Virtsu Sõrve 10 a. keskmine Vilsandi 10 a. keskmine Virtsu 10 a. keskmine Aasta keskmine:
v = 6.2 m/s
Kuu keskmine
v min = 3.5 m/s v max = 7.6 m/s
(1935 a.) (1897 a.)
v = 2.1 m/s v = 11.0 m/s
(1937 a. august) (1905 a. dets.) Keskmine aastane energiatoodang 500kW tuulikuga:
P=1290 MWh/a
Ebasoodsaima 10 aastase perioodi energiatoodang: Soodsaima 10 aastase perioodi energiatoodang:
P= 768 MWh/a P=1726 MWh/a
Tuule suuna aastane dünaamika Hiiumaal
Pakri tuulekliima Tuulteroos ja tuule kiiruse histogramm põhiilmakaarte järgi Energiatihedus (W/m 2 )
Potentsiaalne aastane energiatoodang 500 kW tuulikuga
Tuulenergeetika kasuks räägivad:
• Klimatoloogiline tuuleenergia ressurss: üle 10 TWh • Tuulepotentsiaal on suurim Lääne-Eesti saarestikus ja rannikualadel, mis asuvad Narva elektrijaamadest kõige kaugemal ning seetõttu on ülekandekaod suurimad • Tuuleenergia on suurim sügis ja talvekuudel (igal kuul kuni 17% aasta summarsest energiahulgast), mil elektrienergiatarve on samuti suurim
Energiatoodang kuude kaupa
(% aastatoodangust, P = 5895 MWh/a)
Vestas V-80 tuulik
12.0
10.0
8.0
6.0
4.0
2.0
10.7
8.9
7.9
7.7
6.4
P %
6.5
6.0
5.8
8.5
10.5
10.5
10.8
0.0
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
Tuuleenergia kahjuks räägib:
Tuule kiiruse ja seetõttu ka toodangu varieerumine.
Tsoneeringu eesmärk
Vaja silmas pidada:
Tuulikute püstitamiseks on sobilikud vaid alad, mis on majanduslikult tasuvad (heade tuuletingimustega) ning ei lähe vastuollu looduskaitseliste ja ühiskondlike huvidega • Leida alad, mis on keskkonna- ja sotsiaalmajanduslike tegurite poolest sobilikud tuuleenergeetika arendamiseks – Vältida looduskeskkonna häirimist tuulikuparkide rajamisel – Vältida sotsiaal-majanduslikke konflikte tuulikuparkide rajamisel • Võimaldada infrastruktuuri eelisarendamist püstitamiseks sobilikes piirkondades tuulikute • Teemaplaneeringu tuuleenergeetika püstitamiseks kehtestamise arendamiseks kaudu sobivad alad “säilitada” tuulikute
Tsoneeringu lähtekohad Tuuleenergia kasutamist takistavate erinevate keskkonna- või sotsiaalmajan duslike tegurite iseloomu ja kombinatsiooni järgi eristatakse erineva rangusega piirangutsoone.
• A)
Välistav ala:
Tuulikute paigutamiseks seadusandlikel põhjustel välistatud alad (nt. elamumaa, kalmistud, maanteed, kaitstavad loodusobjektid jne.); • B)
Keeluala:
seadusandlusest tulenevalt määratud funktsiooniga või piirangutega alad. Jaguneb tuuleturbiinide poolt algselt määratud funktsiooniga alale avaldatava võimaliku mõju poolest kaheks alamtsooniks: – –
B 1 e. range keeluala B 2 e. keeluala
(nt. linnukaitseala jne.) (nt. taimekaitseala, geol. kaitseala); •
C) Piirangualad.
Subjektiivsete tegurite kategooria, millel puudub piiranguteks õiguslik alus, kuid tuuleenergeetika rakendamine võib põhjustada olulist avalikku vastuseisu: nt. esteetilist naudingut pakkuvad maastikud ja puhkealad, surnuaedade ja maalinnade lähiümbrus jne; • D)
Looduslikel põhjustel ebasobivad alad:
nt.
metsad, soomassiivid, siseveekogud jne.; • E)
Sobivad alad:
alad mille puhul olulisi tuuleenergeetika arendamist takistavaid tegureid ei esine.
Välistavad alad
Ranged keelualad ja välistavad alad
Keelualad, ranged keelualad ja välistavad alad
Piirangualad, ranged keelualad, keelualad ja välistavad alad
Looduslikult ebasobivad, välistavad, ranged keelualad, keelualad ja piirangualad
Tuulikute püstitamiseks sobivad alad
Erinevate piirangute osakaal
Piirkond pindala (1000 ha ) Saaremaa 291 Hiiumaa Edela Eesti Lääne Eesti Harjumaa Lääne Virumaa Ida Virumaa K O K K U 102 303 256 172 205 109 1 4 3 9 A
(välistav)
112
38.6%
39
38.1%
112
36.8%
100
39.1%
100
58.0%
102
49.6%
52
47.3%
6 1 6
4 2 .
.
8 %
B1
(R.keeluala)
49
16.9%
17
16.6%
57
18.7%
74
29.1%
36
20.9%
42
20.5%
2
2.0%
2 7 8
1 9 .
.
3 %
Tsoon B2
(keeluala)
C
(piirang)
21
7.2%
7
7.0%
12
4.0%
12
4.8%
9
5.1%
6
2.7%
3
2.9%
7 0
4 .
.
9 %
84
28.8%
34
33.6%
89
29.4%
111
43.4%
71
41.5%
62
30.4%
12
10.8%
4 6 4
3 2 .
.
2 %
D
(ebasobiv)
170
58.4%
85
83.3%
233
76.7%
198
77.4%
121
70.5%
136
66.2%
79
72.3%
1 0 2 2
7 1 .
.
0 %
E
(sobiv)
37
12.7%
6
6.1%
18
5.9%
17
6.5%
9
5.4%
19
9.5%
8
7.0%
1 1 4
7 .
.
9 %
Eesti rannikualade tuulepotentsiaal
Kavandatavad tuulikupargid
Sobiliku tuuliku valik
2500
kW
2000
Vestas V-80 Enercon E-66 Nordex N90 Südwind S77 DeWind D8 NEG 82/1500
1500 1000 500 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25
Tuule kiirus (m/s) Ei ole ühte ideaalselt sobivat tuulikut kõikjale Eestis.
Iga koha jaoks on oma tuulik.
Tuuliku kõrguse valik
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 5 5.5
6 6.5
7 7.5
8 8.5
9
Tuule kiiruse vertikaalne profiil 10-90 m üle maapinna
95 90 85 55 50 45 40 80 75 70 65 60 35 30 25 MWh/a 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800
Energiatoodangu sõltuvus tuuliku torni kõrgusest
Tuulevälja modelleerimine ja asukoha valik
Tuulteroos ja histogramm Energiaroos Energiatiheduse (W/m 2 ) järgi
Tuulikute paigutus
Müra
Visualiseering
Varjud
Tuulikute paigutus
Tuulevari tuulikute taga
Kriteeriumid tuulikute paigutuse hindamiseks
Kasutustegur näitab tuuliku aastase tegeliku energiatoodangu suhet maksimaalsesse teoreetilisse toodangusse.
Näiteks kui 2 MW nimivõimsusega tuuliku aastane energiatoodangu prognoos on 6000 MWh, siis kasutustegur avaldub järgmiselt: (6000 MWh/a) / (24 h * 365,25 d * 2 MW) = 0,34
Efektiivsus installeeritud võimsuse järgi tootlikkust nimivõimsuse ühiku kohta.
näitab tuuliku
Näiteks kui 2,3 megavatise nimivõimsusega tuuliku aastane energiatoodangu prognoos on 6000 MWh, siis efektiivsus installeeritud võimsuse järgi avaldub: (6000 MWh/a) / 2,3 MW = 2609 (MWh/a) / MW
Efektiivsus kasutatava pindala järgi.
Antud näitaja saadakse tuulepargi kogutoodangu jagamisel tuulepargi alla jääva pindalaga.
Kuna tuulikute paigutamiseks kasutada olev maa on piiratud ressurss, on oluline selle efektiivne kasutamine. Näiteks kui tuulepargi aastane kogutoodang on 100000 MWh ja pargi pindala on 300 ha, siis efektiivsus kasutatava pindala järgi saadakse järgnevalt: (100000 MWh/a) / 300 ha = 333 (MWh/a) / ha
Audru 14 tuulikut
Audru 23 tuulikut
Audru 27 tuulikut
Paigutus- variant 14 tuulikut 23 tuulikut 27 tuulikut Tuuleparkide efektiivsuse võrdlus Tuuliku keskmine toodang (MWh/a) 4186,75 3950,25 3937,50 Varjutus % 4,54 9,46 10,16 Kasutustegur 0,23 0,21 0,21 Efektiivsus installeeritud võimsuse järgi (MWh/a)/MW 2264 1869 1863 Efektiivsus pindala järgi (MWh/ha) 155 201 223
Audru 20 tuulikut
Paigutus variant 14 tuulikut 20 tuulikut 23 tuulikut 27 tuulikut Tuuliku keskmine toodang (MWh/a) 4187 4038 3950 3937 Var jutus % 4,54 Kasutus -tegur 0,23 8,69 9,46 10,16 0,22 0,21 0,21 Efektiivsus installeeritud võimsuse järgi (MWh/a / MW) 2264 2175 1869 1863 Efektiivsus pindala järgi (MWh/ha) 155 228 201 223