Dodaj do ulubionych

Jak ustabilizować enegertykę wiatrową?

12.12.19, 13:12
Pobawiłem się w oszacowanie możliwości magazynowania energii wiatru w Polsce z wykorzystanie elektrowni szczytowo-pompowych.
Założenia:
- produkcja 10% naszego zapotrzebowania czyli 15 TWh
- energia 1 TWh jest zgromadzona w zbiorniku 200 km2 gl. 20 m na wysokości 100 m
Zamagazynowanie całorocznej produkcji wymagałoby więc 3000 km2 (wody powierzchniowe w Polsce to ok. 8000 km2).
Kwestie do rozważenia:
Nie potrzebujemy gromadzić całej produkcji bo całoroczna flauta jest nieprawdopodobna. Zadanie dla klimatologów/metorologów/aktuariuszy: analiza statystyczna reżimu wiatrowego i oszacowanie ułamka energii rocznej którą trzeba zgromadzić dla uzyskania ciągłości dostaw w skali dobowej. Jeśli potrzebujemy zapasu na 3-4 dni flauty to oznacza że wystarczą zbiorniki o łącznej pow 30 km2 (Śniardwy mają pow 100 km2 ale są płytsze).
Innym sposobem zmniejszenia zbiornika jest oczywiście siec energetyczna -zawsze gdzieś wieje. Można też wykorzystać gotowe zbiorniki np. w Norwegii (kabel podwodny) gdzie teoretycznie jest miejsce na ok 130 TWh: oni dostają nasz prąd wiatrowy i nie korzystają w tym czasie ze swoich elektrowni wodnych.
Obserwuj wątek
    • neuroleptyk Re: Jak ustabilizować enegertykę wiatrową? 12.12.19, 16:57
      w11mil napisała:

      > Pobawiłem się w oszacowanie możliwości magazynowania energii wiatru w Polsce z
      > wykorzystanie elektrowni szczytowo-pompowych.
      > Założenia:
      > - produkcja 10% naszego zapotrzebowania czyli 15 TWh

      To mniej niż Niemcy w 2011 r.

      > - energia 1 TWh jest zgromadzona w zbiorniku 200 km2 gl. 20 m na wysokości 100
      > m
      > Zamagazynowanie całorocznej produkcji wymagałoby więc 3000 km2 (wody powierzchn
      > iowe w Polsce to ok. 8000 km2).

      Nie jest to potrzebne przy 10%

      > Kwestie do rozważenia:
      > Nie potrzebujemy gromadzić całej produkcji bo całoroczna flauta jest nieprawdo
      > podobna.

      Po co gromadzić przy tych procentach?

      Zadanie dla klimatologów/metorologów/aktuariuszy: analiza statystyczna
      > reżimu wiatrowego i oszacowanie ułamka energii rocznej którą trzeba zgromadzić
      > dla uzyskania ciągłości dostaw w skali dobowej.

      Nie trzeba gromadzić np. Niemcy, musisz mieć i tak nadmiar mocy zainstalowanej, by dostosowywać do zmiennego zapotrzebowania w ciągu: doby, sezonu itp. Są elektrownie mocy bazowej, które pracują na 100% przez cały czas a reszta jest w skrócie elastyczna. Czyli wystarczy, że konwencjonalne elektrownie mają wystarczająco mocy, by samodzielnie dostarczać 100% i będą dostosowywać moc. Manewrować można nawet elektrownią atomową - Francja
      • w11mil Re: Jak ustabilizować enegertykę wiatrową? 12.12.19, 17:49
        neuroleptyk napisał:
        >Czyli wystarczy, że konwencjonalne elektrownie mają wystarcza jąco mocy, by samodzielnie dostarczać 100% i >będą dostosowywać moc.

        Problem polega na tym, że przy obecnej cenie odpustów za CO2, prąd z konwencjonalnej (węglowej) elektrowni będzie o ok. 50% droższy (chodzi o prąd produkowany po wyczerpaniu "przydziałowych" allowances)
        • neuroleptyk Re: Jak ustabilizować enegertykę wiatrową? 12.12.19, 20:13
          w11mil napisała:

          > neuroleptyk napisał:
          > >Czyli wystarczy, że konwencjonalne elektrownie mają wystarcza jąco mocy, b
          > y samodzielnie dostarczać 100% i >będą dostosowywać moc.
          >
          > Problem polega na tym, że przy obecnej cenie odpustów za CO2, prąd z konwencjo
          > nalnej (węglowej) elektrowni będzie o ok. 50% droższy (chodzi o prąd produkowan
          > y po wyczerpaniu "przydziałowych" allowances)

          Nowoczesna elektrownia na węgiel będzie sprawniejsza niż stara, np skok 35% na 40% to > 10% relatywnie, ale wciąż wiąże się z to inwestycją. Coś jednak trzeba będzie zrobić i wybrać kierunek rozwoju. Gdyby przejść na same GTCC, to redukcja o połowę. Niemcy bodajże 47% energii z odnawialnych tym roku w sektorze energii elektrycznej. Teraz gdy rozwijają się samochody elektryczne, to sektor energii elektrycznej przejmuje energię z sektora transportowego i dlatego ważne są niskie emisje i rozbudowa. Oczywiście istotny jest jeszcze sektor ogrzewania.
          • w11mil Re: Jak ustabilizować enegertykę wiatrową? 12.12.19, 20:58
            neuroleptyk napisał:

            > Gdyby przejść na same GTCC, to redukcja o połowę.
            Argumenty naukowe nie przemówią do fanatyków: węgiel to wynalazek szatana a dwutlenek węgla jest trucizną.

            Jako zwolennik teorii spiskowych podejrzewam że chodzi tu zniszczenie naszej potencjalnie konkurencyjnej gospodarki. A przy okazji można wymusić popyt np. na nowe samochody (Euro 6).
            • neuroleptyk Re: Jak ustabilizować enegertykę wiatrową? 12.12.19, 21:59
              Jak możemy być konkurencyjni jeżeli olejemy ekologię? Masz pretensje, że zwiększa się świadomość ekologiczna i liczy się to dla ludzi. Jaka innowacyjność od nas wychodzi w kwestii energetyki? Dlaczego nie produkujemy turbin do elektrowni, reaktorów atomowych, turbin wiatrowych? Nawet nie wybudujesz zwykłej elektrowni na węgiel bez zagranicznych rozwiązań. Węgiel brunatny - do wydobycia na dużą skalę potrzeba dużych koparek do zdejmowania nadkładu, wszystkie w Bełchatowie to technologia niemiecka: Krupp , O&K.
              • w11mil Re: Jak ustabilizować enegertykę wiatrową? 13.12.19, 10:59
                neuroleptyk napisał:

                > Dlaczego nie produkujemy turbin do elektrowni i reaktorów atomowych, turbin wiatrowych?
                Bo długo mieliśmy pod górkę ze względów geopolitycznych i już nie nadrobimy zaległości bo pogłębia się Walka o Klimat (vide huta AcelorMittal w Krakowie)
                • neuroleptyk Re: Jak ustabilizować enegertykę wiatrową? 13.12.19, 12:28
                  w11mil napisała:

                  > neuroleptyk napisał:
                  >
                  > > Dlaczego nie produkujemy turbin do elektrowni i reaktorów atomowych, tur
                  > bin wiatrowych?
                  > Bo długo mieliśmy pod górkę ze względów geopolitycznych i już nie nadrobimy zal
                  > egłości bo pogłębia się Walka o Klimat (vide huta AcelorMittal w Krakowie)


                  cejsh.icm.edu.pl/cejsh/element/bwmeta1.element.desklight-43b36797-bd9b-4bbc-bfa9-f296f01b0bdb
                  Wyniki analizy wskazują, że polska gospodarka charakteryzuje się niskim poziomem wskaźników opisujących większość badanych obszarów potencjału innowacyjnego, zarówno w odniesieniu do innowacyjnych liderów UE, jak również krajów UE o zbliżonym poziomie rozwoju gospodarczego, tj. Czech, Węgier i Słowenii.

      • neuroleptyk Re: Jak ustabilizować enegertykę wiatrową? 12.12.19, 18:29
        To ile można wykorzystać maksymalnie bez magazynowania - powierzchnia pod krzywą produkcji z turbin wiatrowych mieszcząca się się pod krzywą zapotrzebowania/powierzchnia pod krzywą zapotrzebowania. Dla przykładu, jeżeli przez 80 % czasu jest mniej niż 50% zapotrzebowania a przez 20% tyle samo lub więcej, to dolne ograniczenie wynosi 10%. W tym przykładzie moc zainstalowana >= maks zapotrzebowanie mocy wystarczy do 10%

    • neuroleptyk wykresy 13.12.19, 00:02

      www.agora-energiewende.de/en/service/recent-electricity-data/chart/power_generation/05.12.2019/12.12.2019/
      www.energy-charts.de/power.htm?source=all-sources&year=2019&month=12
      • w11mil Re: wykresy 13.12.19, 10:53
        Dzięki, bardzo pouczające. Obejrzałem też "last year". Jednoznacznie z tego wynika że konieczne jest utrzymanie konwencjonalnych elektrowni o mocy co najmniej 60 GW a solary i wind produkują energię jako bonus, który, w wiekszości, trzeba komuś sprzedać albo odddać.
        • neuroleptyk Re: wykresy 15.12.19, 19:12
          w11mil napisała:

          > Dzięki, bardzo pouczające. Obejrzałem też "last year". Jednoznacznie z tego wyn
          > ika że konieczne jest utrzymanie konwencjonalnych elektrowni o mocy co najmniej
          > 60 GW a solary i wind produkują energię jako bonus, który, w wiekszości, trze
          > ba komuś sprzedać albo odddać.

          Ważną kwestią będzie redukcja czasu aktywności konwencjonalnych źródeł, czyli taki rozwój, który pozwala osiągnąć wysoką średnią sprawność. Dolne ograniczenie sprawności, będzie równe % wyprodukowanej energii w danym czasie.

          Dla przykładu - przy 75% energii odnawialnej i 25% GTCC (jeżeli będą stanowić całość tych 60GW dla uproszczenia) sprawność może spaść do 50% maksymalnej sprawności. Jeżeli dodatkowo przy powyższych założeniach uda się przez 6 miesięcy np. w lato zredukować czas pracy GTCC do zera, to sprawność będzie minimum ~80% max, tzn. 2x mniej czasu aktualnej pracy na te 25% i moc średnia podczas pracy siłą rzeczy musi wzrosnąć, a więc średnia sprawność.
          Zakładam powyżej regulację mocy przez synchronizację tylko całej floty albo całkowite wyłączenie, czyli bez manewrów mocą przez wyłączanie poszczególnych elektrowni np. gdy 50% mocy osiągamy przez wyłączenie połowy elektrowni a reszta pracuje na 100%, więc nie ma straty sprawności.
          Jednak możemy utracić automatyczną i szybką reakcję na ewentualny niedobór, jeżeli nie zrobimy tego inteligentnie.
          Realistycznie wykorzystując prognozę możemy z wyprzedzeniem oszacować ile % max będzie potrzebne i zaplanować, które elektrownie wyłączyć i polepszyć tym zakres sprawności przy manewrowaniu. Dla przykładu jak w nadchodzącym tygodniu będzie potrzeba max 50% to 60% wystarczy + pumped storage na ewentualny czas startu gdyby prognozy zawiodły.
            • neuroleptyk Re: wykresy 16.12.19, 02:40
              w11mil napisała:

              > Ile czasu trwa wyłączanie i włączanie elektrowni?

              Jeśli chodzi o włączanie to zależy czy: gorący, ciepły, zimny start

              definicje jakie znalazłem

              >120h zimny
              >48h ciepły
              >8h gorący

              Czyli ~ tygodnia i więcej przerwy to już zimny.

              www.cleanenergyministerial.org/sites/default/files/2018-01/Andreas%20Feldmueller%20Siemens.pdf
              zimne starty

              GTOC - mmiej niż 0.5 h
              GTCC 2-4 h
              Węgiel K 3-10 h
              Węgiel B 5-10h


              • w11mil Re: wykresy 16.12.19, 10:25
                Przeczytałem załączony dokument, to czym zajmuje się Siemens robi wrażenie!
                Próbowałem znaleźć coś w tym stylu na stronie naszego państwowego Instytutu Energetyki. Może źle szukałem
                ale chyba muszę przyznać Ci rację w kwestii naszej innowacyjnosci a własciwie jej braku.
          • neuroleptyk korekta 18.12.19, 06:22
            Ważną kwestią będzie redukcja czasu aktywności konwencjonalnych źródeł, czyli taki rozwój, który pozwala osiągnąć wysoką średnią sprawność. Dolne ograniczenie średniej sprawności będzie równe % wyprodukowanej energii w danym czasie/ czas aktualnej pracy

            Dla przykładu - przy 75% energii odnawialnej i 25% GTCC w ciągu roku (jeżeli będą stanowić całość tych 60GW dla uproszczenia) sprawność średnia może spaść minimalnie do 25% maksymalnej sprawności. Jeżeli dodatkowo przy powyższych założeniach uda się przez 6 miesięcy np. w lato zredukować czas pracy GTCC do zera, to średnia sprawność będzie minimum 50%, tzn. 2x mniej czasu aktualnej pracy na te 25% i dolne ograniczenie średniej mocy podczas pracy siłą rzeczy musi wzrosnąć, a więc i dolne ograniczenie średniej sprawności.


    • kornel-1 Czyj jest wiatr? 18.12.19, 10:40
      Na marginesie rozważań o energetyce wiatrowej w Polsce (która jest raczej kiepskim krajem do łapania wiatru):

      Czyj jest wiatr?


      Czy ktoś się orientuje w kwestiach prawnych?

      Problem, IMHO, jest analogiczny do zasobów wody w przypadku rzek transgranicznych (przykłady: Nil - Sudan/Egipt; Eufrat: Turcja/Syria; Tygrys: Turcja/Irak). Wiadomo, państwo, które zużyje lub ma pod kontrolą wodę w postaci jeziora zaporowego może trzymać w szachu (energetycznym, zasobów wody i zagrożeniem zalania) państwo położone bliżej ujścia.

      Zatem, jak jest z wiatrem?
      Jeśli (dziś nie, ale za jakiś czas) jakieś państwo ustawi w pobliżu granicy z innych farmy wiatrowe, które zużyją energię wiatru (lub zakłócą wiatr), to sąsiednie państwo będzie w poszkodowane.


      Kornel
      PS. Podobne kwestie mogą dotyczyć penergii prądów oceanicznych, ale tu akweny są międzynarodowe...
      --
      Cenisz dobre dziennikarstwo? Forum Gazeta.pl
      "Kornel: moje podróże"
      • neuroleptyk Re: Czyj jest wiatr? 18.12.19, 15:51
        kornel-1 napisał:

        > Na marginesie rozważań o energetyce wiatrowej w Polsce (która jest raczej kieps
        > kim krajem do łapania wiatru):

        Na podstawie czego kiepskim ? Mamy dostęp do morza, więc możemy więc budować nawet offshore

        kierunkizamawiane.apsl.edu.pl/pliki/czystaenergia/raport2_II.pdf

        > Czyj jest wiatr?
        >
        >

        > Zatem, jak jest z wiatrem?
        > Jeśli (dziś nie, ale za jakiś czas) jakieś państwo ustawi w pobliżu granicy z i
        > nnych farmy wiatrowe, które zużyją energię wiatru (lub zakłócą wiatr), to sąsie
        > dnie państwo będzie w poszkodowane.

        Dania i Niemcy mają w takie farmy w pobliżu swoich granic - wpływ na wiatr pewien jest, ale czy to dla Ciebie liczy się jako zakłócenie, tego nie wiem. Sytuacja nie jest tak asymetryczna jak z zaporami, nawet jak weźmiesz pod uwagę rozkład kierunków wiatrów. Nie wygląda to na duży problem po prostu.

        > > Kornel
        > PS. Podobne kwestie mogą dotyczyć penergii prądów oceanicznych, ale tu akweny s
        > ą międzynarodowe...

        Albo jak pompujesz wodę z wód gruntowych, np kopalnia odkrywkowa przy granicy
      • kornel-1 Re: w Polsce zastój od 2016 18.12.19, 18:47
        neuroleptyk napisał:

        pl.wikipedia.org/wiki/Energetyka_wiatrowa_w_Polsce
        > Ciekawe jak Kornel-1 skomentuje zamieszczoną mapę stref energetycznych wiatru -
        > uważa, że warunki są kiepskie.


        Kornel-1 oleje mapki przedstawiające Polskę i zachęci do przestudiowania mapki obrazującej dostępność energii wiatru na większym terenie. Przykładowo, takiej.
        Wąskie patrzenie nie przystoi na forum Nauka

        Kornel
        --
        Cenisz dobre dziennikarstwo? Forum Gazeta.pl
        "Kornel: moje podróże"
        • neuroleptyk Re: w Polsce zastój od 2016 19.12.19, 04:55
          kornel-1 napisał:

          > neuroleptyk napisał:
          >
          > pl.wikipedia.org/wiki/Energetyka_wiatrowa_w_Polsce
          > > Ciekawe jak Kornel-1 skomentuje zamieszczoną mapę stref energetycznych wi
          > atru -
          > > uważa, że warunki są kiepskie.

          >
          > Kornel-1 oleje mapki przedstawiające Polskę i zachęci do przestudiowania mapki
          > obrazującej dostępność energii wiatru na większym terenie. Przykładowo, ht> tps://www.reddit.com/r/europe/comments/36hcyd/availability_of_wind_power_in_the> _european_union/.
          > Wąskie patrzenie nie przystoi na forum Nauka
          >
          > Kornel

          Wykopałeś coś na forum bez podanego źródła - zajrzyj do atlasu link już podawałem
          Te skoki w skali co 200 a na końcu 700 i 500 są mylące, gdyby było równomiernie to 1200 byłoby prawie w połowie skali - 40% , poza tym brak morza. Szkoda, że się nabrałeś na to.


          • neuroleptyk Re: w Polsce zastój od 2016 19.12.19, 05:25
            Czechy wyglądają bardzo, bardzo podejrzanie na tej mapie - warunki niezgodne z tymi w atlasie.
            Jak wytłumaczysz te wiatry w Czechach Kornel-1 ? Nie dość że skala zrypana, to jeszcze Czechy oaza wiatru na pustyni ;-)
              • kornel-1 Re: w Polsce zastój od 2016 19.12.19, 13:40
                neuroleptyk napisał:

                > Ta mapka jest tak tragiczna, że musiałeś chyba pomylić fora.

                Tragiczny jest Twój sposób dyskutowania. Zamiast podać dane dotyczące dostępności energii wiatru na świecie w przeliczeniu na jednostkę powierzchni, krytykujesz moją przykładową mapę pokazującą, że Polska kiepsko wypada na tle najlepszych miejsc do inwestowania w elektrownie wiatrowe. Nie zadałeś sobie trudu, by sprawdzić skąd są te dane (są z pracy Anne Held DOI:10.5445/IR/1000021841, Modelling the Future Development of Renewable Energy Technologies in the European Electricity Sector Using Agent-based Simulation
                Nie pisz mi: "zajrzyj do linkowanej encyklepedii", podaj link lub dane dotyczące tego jak wygląda Polska na tle innych krajów na świecie w zakresie dostępności energii wiatru.

                I jeszcze dla przypomnienia: swój swój post poświęciłem nie opłacalności inwestycji w Polsce lecz kwestiom prawnym.

                k.
                • neuroleptyk Re: w Polsce zastój od 2016 19.12.19, 15:07
                  kornel-1 napisał:

                  > neuroleptyk napisał:
                  >
                  > > Ta mapka jest tak tragiczna, że musiałeś chyba pomylić fora.
                  >
                  > Tragiczny jest Twój sposób dyskutowania. Zamiast podać dane dotyczące dostępnoś
                  > ci energii wiatru na świecie w przeliczeniu na jednostkę powierzchni, krytykuje
                  > sz moją przykładową mapę pokazującą, że Polska kiepsko wypada na tle naj
                  > lepszych miejsc do inwestowania w elektrownie wiatrowe.

                  Link do atlasu podałem zanim skrytykowałem tę Twoją wspaniałą mapę
                  Masz tam skalę W/m^2 dla 50 m i 100%

                  Czechy 200
                  Polska 230
                  Niemcy 248
                  Dania 400

                  Ciężko pisać tym, że jest kiepsko gdy jest >50% Danii, która ma znakomite warunki.
                  W dodatki nie jest liczone morze, gdzie warunki są dużo lepsze.

                  Nie zadałeś sobie trudu
                  > , by sprawdzić skąd są te dane (są z pracy Anne Held DOI:10.5445/IR/1000021841
                  > , Modelling the Future Development of Renewable Energy Technologies in the Euro
                  > pean Electricity Sector Using Agent-based Simulation
                  > Nie pisz mi: "zajrzyj do linkowanej encyklepedii", podaj link lub dane dotyczą
                  > ce tego jak wygląda Polska na tle innych krajów na świecie w zakresie dostępnoś
                  > ci energii wiatru.
                  >
                  > I jeszcze dla przypomnienia: swój swój post poświęciłem nie opłacalności inwest
                  > ycji w Polsce lecz kwestiom prawnym.
                  >
                  > k.

                  Po obejrzeniu tej mapy już nie musiałem sprawdzać - ewidentny gniot
      • w11mil Re: atlas wiatru 18.12.19, 19:41
        Skala kończy się na >9,25 m/s.
        Zabawne (a może nie) jest to, że sprzedawcy wiatraków podają ich moc ale zapominają dodać że przy 10m/s.
        • neuroleptyk Re: atlas wiatru 19.12.19, 02:57
          w11mil napisała:

          > Skala kończy się na >9,25 m/s.
          > Zabawne (a może nie) jest to, że sprzedawcy wiatraków podają ich moc ale zapomi
          > nają dodać że przy 10m/s.

          Przy żadnej prędkości wiatru nie uzyskasz średniej mocy powyżej ~63% max. Do obliczeń średniej mocy nie wystarczy użyć średniej prędkości wiatru w funkcji mocy.
          By obliczyć średnią moc dla średniej prędkości wiatru.

          MS(v)= Całka od 0 do nieskończoności P(v)W(v) dv

          MS(v) moc średnia od v
          W(v) rozkład Weibulla k=2 od v tzn. musisz obliczyć parametr lambda = v/(funkcja gamma (1+(1/2))
          P(v) funkcja mocy od v

          Wszystkiego tu nie napiszę, bo nikt tu nie będzie tego liczył raczej, to co już napisałem zniechęca wystarczająco.
          To droga do wyliczenia capacity factor = MS(v)/moc turbiny


          • neuroleptyk poprawka 19.12.19, 03:28
            By obliczyć średnią moc dla średniej prędkości wiatru.

            MS(SV)= Całka od 0 do nieskończoności P(v)W(v) dv

            MS(SV) moc średnia od średniej szybkości
            W(v) rozkład Weibulla k=2 od v dla SV tzn. musisz obliczyć parametr lambda = SV/(funkcja gamma (1+(1/2)) -
            P(v) funkcja mocy od v
            v- prędkość
            SV - średnia prędkość

            capacity factor = MS(SV)/moc turbiny

            Łatwo pomylić prędkość ze średnią prędkością a to są różne zmienne MS(v)=/=MS(SV)
            W(v) będzie oczywiście inny dla każdej SV

Popularne wątki

Nie pamiętasz hasła

lub ?

 

Nie masz jeszcze konta? Zarejestruj się

Nakarm Pajacyka