Jak ustabilizować enegertykę wiatrową?

[w11mil]

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.

[neuroleptyk]

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]

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]

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]

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]

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]

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]

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]

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%

wykresy

[neuroleptyk]

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]

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.

[tbernard]

Można też tymi bonusami ładować Tesle i hybrydy plug-in.

[neuroleptyk]

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.

[w11mil]

Ile czasu trwa wyłączanie i włączanie elektrowni?

[neuroleptyk]

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]

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.

korekta

[neuroleptyk]

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.

Czyj jest wiatr?

[kornel-1]

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...

[neuroleptyk]

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

w Polsce zastój od 2016

[neuroleptyk]

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]

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

[neuroleptyk]

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]

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 ;-)

[neuroleptyk]

Ale ostatecznie już wiemy, że np. Albania jest pod powierzchnią wody, ale nie tylko! Niespodzianka kryje się też za miedzą.
Ta mapka jest tak tragiczna, że musiałeś chyba pomylić fora.

[kornel-1]

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]

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

[kornel-1]

neuroleptyk napisał:

> Link do atlasu podałem zanim skrytykowałem tę Twoją wspaniałą mapę

Podaj tu, tak abym nie musiał przeglądać forum.

Kornel

[neuroleptyk]

globalwindatlas.info/

atlas wiatru

[neuroleptyk]

globalwindatlas.info/
50-100m najbardziej istotne

[w11mil]

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]

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

poprawka

[neuroleptyk]

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