Wybrane aspekty energetyki wiatrowej w Polsce (część 1.)
Selected aspects of wind energy in Poland – part 1
Aspekty energetyki wiatrowej w Polsce.
Rozwój energetyki wiatrowej w Polsce to zjawisko dość nowe o dużej dynamice zmian. W ostatnich latach szczególnie dynamicznie rosła liczba turbin wiatrowych oraz ich moc. Z uwagi na koszty tej technologii produkcji energii elektrycznej dużą rolę w jej rozwoju odgrywa polityka danego państwa oraz obowiązujące przepisy. Zmiana przepisów zahamowała w ostatnim roku trend rosnący. Z drugiej strony konieczność ograniczenia w Polsce emisji CO2 sprawia, że od inwestycji w OZE nie ma w praktyce odwrotu.
Zobacz także
Emiter Sp. z o. o. news EmiterNet na targach ENERGETAB 2023!
Wrześniowe targi ENERGETAB to jedna z najciekawszych imprez branży energetycznej w kraju. Na takim wydarzeniu nie mogło zabraknąć firmy EmiterNet, która od ponad 30 lat jest jednym z liderów na polskim...
Wrześniowe targi ENERGETAB to jedna z najciekawszych imprez branży energetycznej w kraju. Na takim wydarzeniu nie mogło zabraknąć firmy EmiterNet, która od ponad 30 lat jest jednym z liderów na polskim rynku.
dr inż. Adrian Bilski Metoda prognozy produkcji energii wiatrowej z horyzontem jednodniowym oparta na algorytmach sztucznej inteligencji
Rozwój współczesnej energetyki zmierza w kierunku uzyskania największego udziału energii odnawialnej w bilansie energetycznym, reprezentowanej przez energię wiatrową pozyskiwaną z turbin oraz energię słoneczną...
Rozwój współczesnej energetyki zmierza w kierunku uzyskania największego udziału energii odnawialnej w bilansie energetycznym, reprezentowanej przez energię wiatrową pozyskiwaną z turbin oraz energię słoneczną pozyskiwaną z paneli fotowoltaicznych [1, 2]. Przewaga energetyki wiatrowej nad słoneczną wynika z jej większych zasobów środowiskowych oraz bardziej efektywnej technologii wytwarzania energii [3, 4].
Redakcja Integracja systemów sterowania szansą na zwiększenie rentowności w przemyśle
Podczas rozmów o zwiększaniu rentowności zakładów przemysłowych na pierwszy plan wysuwa się cyfryzacja jako narzędzie do optymalizowania efektywności działań. Jednak zbieranie i analiza informacji płynących...
Podczas rozmów o zwiększaniu rentowności zakładów przemysłowych na pierwszy plan wysuwa się cyfryzacja jako narzędzie do optymalizowania efektywności działań. Jednak zbieranie i analiza informacji płynących z Internetu rzeczy to nie wszystko – równie ważnym elementem inteligentnej fabryki są dobrze przemyślane panele sterowania, zawierające intuicyjne i ergonomiczne interfejsy przemysłowe, które można personalizować zgodnie z potrzebami firmy.
W artykule:• Energetyka wiatrowa w Polsce stan na rok 2017• Produkcja energii elektrycznej z energetyki wiatrowej w Polsce • Zmiany cen świadectw pochodzenia i zmiany w prawie - wpływ na energetykę wiatrową |
StreszczenieW dwuczęściowym artykule przedstawiono zagadnienia dotyczące wybranych aspektów energetyki wiatrowej. Omówiono perspektywy rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce, aspekty ekonomiczne produkcji energii z farm wiatrowych oraz układy sterowania stosowane w siłowniach wiatrowych. Sformułowano wnioski końcowe.AbstractThe two-part article presents issues related to selected aspects of wind energy. Prospects for the development of wind energy in Poland, economic aspects of energy production from wind farms and control systems used in wind turbines were described. The final conclusions have been presented. |
Energetyka wiatrowa w Polsce stan na rok 2017
Początki energetyki wiatrowej w Polsce należy datować na rok 1991, jednak energia wiatru jako odnawialne źródło energii zaczęła dominować w KSE dopiero po 2009 r. (rys. 2., rys. 3.). Polska obecnie nie ma znaczących możliwości wykorzystania energii wiatru, ponieważ odpowiednie warunki do rozwoju tego typu źródeł występują tylko na około 1/3 powierzchni kraju [5].
Przy pełnym wykorzystaniu potencjału wiatru w Polsce, byłoby możliwe pokrycie około 25 proc. średniego krajowego zapotrzebowania na energię [4] [15]. Pełne wykorzystanie energii wiatru jest jednak niemożliwe i wynika bezpośrednio z twierdzenia Betza [26]. Obecnie w naszym kraju mamy zainstalowane około 5.8 GW mocy [4] w około 200 różnych parkach wiatrowych [5]. W tabeli 1. zostały przedstawione jedne z największych parków wiatrowych działających na terenie Polski.
Rys. 3. Ilość energii wytworzonej dla różnych źródeł OZE w latach 2005 – 30.09.2017 (opracowanie własne na podstawie [4,43])
Położenie farm wiatrowych wymienionych w tabeli 1. zostało pokazane na rysunku 1., dodatkowo została przedstawiona mapa warunków wietrznych panujących w Polsce.Z zestawienia z tabeli 1. wynika, że najczęściej wybieranymi producentami turbin w Polsce są niemiecki Siemens (Gamesa) oraz duński Vestas. W tabeli 2. pokazano liczbę turbin oraz ich sumaryczną zainstalowaną moc wraz z producentami.Z zestawienia w tabeli 2. wynika, że najczęściej wybieraną siłownią wiatrową jest maszyna duńskiego producenta Vestas V90, której parametry zostały przedstawione w tabeli 3.
Rys. 1. Lokalizacja największych parków wiatrowych w Polsce (opracowanie własne), oraz zestawienie z warunkami wiatrowymi (na podstawie IMGW)
Produkcja energii elektrycznej z energetyki wiatrowej w Polsce
Polska poprzez podpisanie unijnej dyrektywy w sprawie odnawialnych źródeł energii (2009/28/WE), zobowiązała się do 15% udziału energii ze źródeł odnawialnych (OZE) w końcowym zużyciu energii brutto do roku 2020. W 2016 r. w Polsce pozyskano około 778,96 TWh energii, z czego 13,5% energii elektrycznej było pozyskane z OZE (11,3% w końcowym zużyciu energii brutto). W tabeli 4. została przedstawiona ilość energii wytworzonej oraz mocy zainstalowanej dla poszczególnych odnawialnych źródeł energii w Polsce [4] [12]. Z tabeli 5. oraz z rysunku 3. wynika, że energetyka wiatrowa w Polsce stanowi główne odnawialne źródło energii.W 2016 r. za pomocą siłowni wiatrowych wytworzono najwięcej energii elektrycznej, niespełna 12,5 TWh, co stanowi ponad 65% całkowitej energii wyprodukowanej w odnawialnych źródłach energii. Druga w kolejności wytworzonej energii z OZE jest biomasa, z której uzyskano 3 razy mniej energii niż z siłowniwiatrowych. Wynika to z oddaniaw 2015 r. kilku dużych parkówwiatrowych (np. elektrownie wiatrowe Resko 90,28 MW i Kopaniewo 94,5 MW) oraz sprzyjających warunkówpogodowych.
Tab. 4. Moc zainstalowana dla poszczególnych odnawialnych źródeł energii w latach 2005 – 30.09.2017 [4]
Rok 2017 również przyniósł nowe rekordy pod względem wytwarzania energii w farmach wiatrowych. Szacuje się, że w całym roku 2017 farmy wiatrowe w Polsce wyprodukowały 13,855 TWh energii elektrycznej. W porównaniu do roku 2016 (11,623 TWh) [43], siłownie wiatrowe wytworzyły około 20% energii więcej. Było to spowodowane występowaniem na terenie polski silnych wiatrów i orkanów (np. orkan Ksawery, orkan Grzegorz). Dnia 28 października 2017 r. farmy wiatrowe wygenerowały rekordowe 5136 MW energii elektrycznej, pobijając rekord z lutego 2017 o 7 MW. Energia ta stanowiła około 22% całkowitego zapotrzebowania na energię elektryczną [12]. Natomiast 23.12.2017 elektrownie wiatrowe pracowały z mocą 5,234 GW, przy nominalnej mocy zainstalowanej w kraju na poziomie 5,8 GW.
Zmiany cen świadectw pochodzenia i zmiany w prawie – wpływna energetykę wiatrową
Pomimo tak dobrych wyników pod względem wytwarzania energii, rok 2017 nie był udany dla farm wiatrowych pod względem nowych inwestycji (tab. 4., rys. 2.). Było to spowodowane podpisaniem tzw. ustawy odległościowej[10], która zwiększyła minimalne odległości wiatraków od zabudowań mieszkalnych (minimalna odległość od zabudowań równa dziesięciokrotności wysokości wiatraka)[9]. Wprowadzenie tego prawa znacząco ograniczyło możliwości korzystnej lokalizacji inwestycji związanych z lądowymi farmami wiatrowymi i w związku z tym zredukowała liczbę nowych projektów (rys. 2). Kolejnym aspektem, z którym muszą się zmierzyć inwestorzy farm wiatrowych, są znaczne wahania cen zielonych certyfikatów, połączone z ich bardzo niską wartością.
Kwota ta jest podstawową formą zachęcenia do inwestowania w zielone źródła energiii stanowi składnik rachunków za prąd elektryczny. Wahania cen świadectw pochodzenia energii odnawialnej w roku 2017 zostały przedstawione w tabeli 6. oraz zobrazowane na rysunku 4. Należy też dodać, że cena świadectw pochodzenia energii ze źródeł odnawialnych w latach 2010–2012 wynosiła około 270 zł/MWh, czyli około 6 razy więcej niż obecnie. W czerwcu 2017 r. ich cena spadła do rekordowego poziomu 22 zł/MWh. Jak widać z przedstawionego wykresu dochodzi do znacznych rozrzutów cen certyfikatów w poszczególnych miesiącach.
Rys. 4. Miesięczne wahania cen świadectw pochodzenia w roku 2017 (opracowanie własne na podstawie [50])
Taka tendencja jest spowodowana nadprodukcją zielonych certyfikatów, która w połączeniu ze znacznym wzrostem inwestycji związanych ze współspalaniem i energetyką wiatrową po 2012 r., spowodowały znaczne obniżenie cen. Z analiz Polskiego Stowarzyszenia Energetyki Wiatrowej, sporządzonych na podstawie danych Urzędu Regulacji Energetyki na koniec czerwca 2017 r. nadprodukcja zielonych certyfikatów osiągnęła poziom koło 23 TWh. Rozporządzenie Ministerstwa Energii w sprawie zmiany wielkości udziału ilościowego sumy energii elektrycznej zakłada zwiększanie obowiązku OZE z 15,4% w 2017 r. do 17.5% i 18.5% odpowiednio w latach 2018 i 2019. Zabieg ten ma na celu rozpoczęcie stopniowego ograniczania nadpodaży na rynku zielonych certyfikatów. Na rysunku 5. zostały przedstawione szacowane zmiany nadpodaży zielonych certyfikatów wg PSEW [34].
Dodatkowym czynnikiem ograniczającym rentowność farm wiatrowych są zmiany w prawie, głównie nowelizacje ustaw, oraz wprowadzenie nowych i zmiana definicji. Przede wszystkim zmieniła się definicja działki budowlanej, która zgodnie z treścią obecnych przepisów rozumiana jest jako: „nieruchomość gruntowa lub działka gruntu, której wielkość, cechy geometryczne, dostęp do drogi publicznej oraz wyposażenie w urządzenia infrastruktury technicznej spełniają wymogi realizacji obiektów budowlanych wynikające z rozporządzenia, odrębnych przepisów i aktów prawa miejscowego”[35]. Spowodowała ona nałożenie podatku od nieruchomości, który według szacunków PIGEOR wynosi obecnie około 50–70 zł za 1 MWh w zależności od wietrzności terenu.
Powyższe zmiany zarówno na rynku energii, jak i w zapisach prawa dotyczącego farm wiatrowych źle wpłynęły na energetykę wiatrową w Polsce. Dane udostępniane przez Agencję Rynku Energii pokazują, że w 2016 r. 70% farm wiatrowych odnotowało straty. Dowodem na coraz mniejszą opłacalność inwestowania w lądowe farmy wiatrowe może być również fakt pierwszego upadku farmy wiatrowej w Polsce, który miał miejsce na początku stycznia 2018 r. Farma wiatrowa Krzęcin została wybudowana między Gorzowem Wielkopolskim a Szczecinem w 2010 r. Właścicielem siłowni wiatrowej, o mocy zainstalowanej 6MW, była należąca do brytyjskiego funduszu inwestycyjnego firma Impax. Inwestycja od momentu uruchomienia do 2015 r. przynosiła przychody z zielonych certyfikatów i sprzedaży energii na poziomie 4,7 mln zł rocznie, podczas gdy amortyzacja i straty średniorocznie wynosiły 1,7 mln zł rocznie. Oznacza to, że przez 5 lat inwestycja prawie nie przynosiła żadnego zysku. Farmę, której koszt wybudowania wyniósł ponad 24 mln zł, wykupiła Polenergia.
Literatura:
- Sokołowski J., Stryjecki M., Witoński M., „Kolejna szansa dla OZE, inwestycje w offshore”, czas. Czysta Energia, nr.5 2012
- http://www.biomasa.org/index.php?d=artykul&art=36&kat=41&s=2&sk=1
- Podsumowanie konferencji „Morska energetyka wiatrowa kołem zamachowym polskiej gospodarki” Warszawa, marzec 2017
- https://www.ure.gov.pl/pl/rynki-energii/energia-elektryczna/odnawialne-zrodla-ener/potencjal-krajowy-oze/5753,Moc-zainstalowana-MW.html
- http://pawel-dabrowski.blogspot.com/2010/07/potencja-oze-w-polsce-energia-wiatrowa.html
- http://irena.org/publications/2018/Jan/Renewable-power-generation-costs-in-2017
- https://tge.pl/pl/536/ceny-okresowe-oze
- http://g2.forsal.pl/p/_wspolne/pliki/3103000/3103166-wykres-1.jpg
- https://biznesalert.pl/ustawa-odleglosciowa-ograniczenia-wiatraki/
- https://www.ure.gov.pl/pl/rynki-energii/energia-elektryczna/odnawialne-zrodla-ener/potencjal-krajowy-oze/5753,Moc-zainstalowana-MW.html
- Dziennik Ustaw 2016 Poz. 961 tom 1
- https://www.ure.gov.pl/pl/rynki-energii/energia-elektryczna/odnawialne-zrodla-ener/potencjal-krajowy-oze/5755,Ilosc-energii-elektrycznej-wytworzonej-z-OZE-w-latach-2005-2016-potwierdzonej-wy.html
- http://www.elektro.info.pl/aktualnosc/id8282,polenergia-odnotowala-rekordowa-produkcje-farm-wiatrowych
- http://www.elektro.info.pl/aktualnosc/id7710,morska-energetyka-wiatrowa-alternatywa-dla-starych-blokow-weglowych
- https://www.pse.pl/-/raport-2017-kse#r3_6
- Program rozwoju morskiej energetyki i przemysłu morskiego w Polsce, Zespół autorski pod kierownictwem Macieja Stryjeckiego
- http://www.gospodarkamorska.pl/Stocznie,Offshore/jackety-z-drugiego-kontraktu-st3offshore-wedruja-do-klienta.html
- http://assets.e-czytelnia.abrys.pl/image/archiwum/DSCZE/2009-11/image001.jpg
- https://st3-offshore.com/pl/strona-glowna/
- http://www.polenergia.pl/pol/sites/default/files/news/pdf/2018-03-05_polenergia_i_statoil_zamierzaja_wspolnie_zbudowac_farmy_wiatrowe_na_baltyku.pdf
- Rozwój morskiej energetyki wiatrowej w Polsce, Perspektywy i ocena wpływu na lokalną gospodarkę, McKinsley&Company, 2016
- http://forsal.pl/artykuly/1109434,pge-szacuje-koszt-budowy-morskich-farm-wiatrowych-na-12-14-mld-zl.html
- http://www.baltyk2.pl/
- http://www.baltyk3.pl/
- http://www.polenergia.pl/pol/sites/default/files/attachments/page/2017-04 24_polenergia_otrzymala_druga_decyzje_srodowiskowa_na_budowe_farmy_wiatrowej_na_baltyku.pdf
- dr hab. inż. Bogusław Karolewski, „Obliczanie parametrów małej elektrowni wiatrowej”, elektro.info 6/2014
- Ryszard Tytko, „Urządzenia i systemy energetyki odnawialnej”, Kraków 2016
- http://ioze.pl/energetyka-wiatrowa/metody-regulacji-mocy-elektrowni-wiatrowej
- http://zasoby1.open.agh.edu.pl/dydaktyka/inzynieria_srodowiska/c_odnaw_zrodla_en/files/regulacja.htm#stall
- http://elektrownie-wiatrowe.opx.pl/Menu/Budowa_lopaty.html
- http://agroenergetyka.pl/articles/87/pdf/V80_pol.pdf
- http://www.epd.gov.hk/eia/register/report/eiareport/eia_1242006/html/EIA_Report/Annex%20A3.3.pdf
- Zaczerpnięto z programu MatLab2014
- http://globenergia.pl/psew-nadpodaz-zielonych-certyfikatow-wzrosla-w-pierwszym-polroczu-2017-r-o-kolejna-twh/
- https://wysokienapiecie.pl/7116-bankrutuje-farma-wiatrowa-jej-majatek-przejmie-kulczyk/
- http://www.warunkitechniczne.info.pl/2018/02/10/warunki-techniczne-dla-budynkow-i-ich-usytuowania-dz-u-2002-75-690-czesc-01-z-14-dzial-i-przepisy-ogolne/
- http://www.gp24.pl/strefa-biznesu/wiadomosci/g/na-baltyku-powstanie-ogromna-farma-wiatrowa-zdjecia,10452562,19605324/
- https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRmVi7g40Q5yCIJ8qUZpXitaB7ZsOnJUEnUbe4Lr7-vu_Z-n1JciA
- https://www.motioncontroltips.com/latest-motion-applications-controllers-new-designs/
- http://energyclassroom.com/wp-content/uploads/2014/08/2200-8.jpg
- Dean R Miller, Richard L Putoff, “Aileron Controls for Wind Turbine Applications”, NASA Lewis Research Center, Hampton, Virginia 1984
- https://en.wind-turbine-models.com/turbines/1002-vestas-v100-1.8
- https://webstore.iec.ch/publication/5428
- http://gramwzielone.pl/energia-wiatrowa/29789/rekordowy-rok-dla-energetyki-wiatrowej-w-polsce
- ROLAN A., LUNA A., VAZQUEZ G., Modeling of a variable speed wind turbine with a permanent magnet synchronous generator
- WU B., LANG Y., ZARGARI N., KOURO S., Power Conversion and Control of Wind Energy Systems, John Wiley & Sons, 2011
- http://www.instsani.pl/529/zasada-dzialania-silowni-wiatrowej
- http://ioze.pl/energetyka-wiatrowa/generatory-elektrowni-wiatrowych
- ZDZISŁAW BUDZYŃSKI, TADEUSZ GLINKA, „Generatory w elektrowniach wiatrowych Europy”, Wiadomości elektrotechniczne
- KRZYSZTOF BLECHARZ, „STEROWANIE MASZYNĄ DWUSTRONNIE ZASILANĄ, PRACUJĄCĄ JAKOGENERATOR W ELEKTROWNI WIATROWEJ PRZY ZAPADACH NAPIĘCIA”, Politechnika Gdańska
- https://tge.pl/pl/538/raporty-miesieczne-tge-sa-za-rok-2017