Vjetrenjače

[Admin]

O korišćenju vjetroenergije u Crnoj Gori je pričano, manje pisano. Koliko mi je poznato u blizini Nikšiča je jedan vjetrogenerator bio i eksperimentalno postavljen. Rađene su neke, po mom saznanju površne studije, sporadična mjerenja (pored onih u redovnom programu meteoroloških stanica), a ovih dana je objavljen tender za zakup dviju lokacija u Crnoj Gori za izgradnju odnosno postavljanje vjetrogeneratora. Jedna lokacija se nalazi na zapadu Crne Gore (Krnovo, Nikšić), a druga na jugoistoku (Moš/ž/ura, Ulcinj).
Šta znate o ovom izvoru energije, potrebnim vjetrovima, ograničenjima...?

[Madjo]

Slabo sto znam,znam da vjetar puva u onu propelu i proizvodi se struja. :D
Znam da Danska proizvodi na taj nacin veliki dio struje.
Ima jedan lokalitet na Lovcenu,sa juzne strane,zapravo to je brijeg koji se od davnina zove Vjetreni mlin i postojao je mlin.Mislim da se nalazi izmedju sela Dolovi i Majstori,nijesam siguran,a to je padina prema moru iznad 1400 metara.Znam iz iskustva da su na Dolove stalni vjetrovi ljeti-zimi,jeli ko vrsio kakva ispitivanja tamo?
Sigurno Crna Gora ima veliki neiskorisceni potencijal po pitanju alternativne energije.

[IvanZD]

Mi u HR imamo dosta vjetroparkova ali ne onoliko koliko bi trebalo. I mislim da su postavljeni na pogrešnim lokacijama tako da uglavnom vizualno nagrđuju vrhove brda, što po meni, nije u redu. Ako se mene pita, dovoljno vjetra ima i na ravnicama gdje se vjetrenjače izvrsno uklapaju u krajolik, dok one na vrhovima brda preružno strše u zrak. Koliko sam primjetio, dovoljan je vrlo lagan vjetar da bi vjetrenjača dosta brzo vrtila, dok se pri udarima od preko 30m/s automatski isključuju zbog zaštite same vjetrenjače (lopatice se postave "na nož" prema vjetru). Inače koliko mi se čini vjetrenjača zapravo prvo akumulira energiju komprimiranjem zraka u podzemne spremnike kako bi mogla davati energiju i onda kad nema vjetra ili kad je zaustavljena.

Imam prijatelja koji radi na tome, i baš radi u GrADS-u jednadžbe kojima računa prognoziranu količinu energije koju će vjetrenjača dati na nekoj lokaciji u zavisnosti od prognozirane brzine vjetra kao output WRF modela.

[Admin]

Količina energije osim od brzine vjetra zavisi i od gustine vazduha. Stoga je bolje imati vjetrenjače u nižim oblastima nego na planinama.

[Madjo]

Hm...Nijesam znava to.
Pa onda zasto se jedna vjetrenjaca postavlja na Krnovo?

[permag]

O iskorišćavanju energije vetra objavljeno je jedno opšte poglavlje autora Momira Đurovića, tada profesora na Elektrotehničkom fakultetu, u obimnoj knjizi Energija i razvoj, davne 1986. godine. Tada se kao odjek vetroenergetskog buma podstaknutog poreskom politikom u Kaliforniji početkom osamdesetih godina i kod nas o tome dosta pisalo i govorilo, a u Danskoj i nastavilo sa usavršavanjem što je dovelo do tzv. danskog koncepta. U pitanju su vetrogeneratori sa tri elise na horizontalnoj osovini koji su sada najčešće zastupljeni. Interesantni pokušaji sa jednim krilom i kontrategom i dva krila imali su problem dinamičke stabilnosti a sa četiri i više neisplativosti u odnosu na istu efikasnost. Ta efikasnost se kreće od 20-40% u udnosu na energiju koju ima vazduh prolazeći kroz disk propelera. Još neki koncepti ali sa sa vertikalnom osom obrtanja iako manje efikasni npr. Darius i Savonius tipa nisu zaživeli, ali još nisu izgubili bitku pre svega zbog nekih prednosti u gradskoj sredini (bezbednosti, buke i vibracija).
Krila vetrenjače svojim obrtanjem oko horizontalne osovine, na čijem je drugom kraju preko transmisije vezan generator, usporavaju vetar i rezultat je okretanje propelera i generisanje struje. Snaga vetra je:
         P = ½ * gusina vazduha * (brzina) ^ 3 * površina diska
Smanjenje gustine vazduha višestruko je kompenzovano povećanjem brzine na visini, tako da je izbor dobre lokacije itekako važan za ukupnu energiju. Snaga vetra brzine do 3m/s je zanemarljiva, pri 7m/s oko 200W/m2, a pri 15m/s dostiže fantastičnu snagu od 2kW/m2. Naravno, meteorolozi znaju da takav vetar, pa ni na takvim visinama, ne duva praktično nikad ne računajući udare. Ovo napominjem zato što je nazivna (maksimalna) snaga vetrenjače računata prema ovoj ekstremnoj brzini. Kao što reče IvanZD, pri ekstremno jakim vetrovima vetrenjača se isključuje, ali isto tako pri malim brzinama vetra, tako da okretanje vetrenjača turbine na laganom vetru ne proizvodi struju.
Ispitivanje verovatnoće raspodele brzine vetra je osnovno za mikrolokaciju i vrši se najmanje četiri sezone na nekoliko visina, da bi se dobila funkcija zavisnosti porasta brzine sa visinom, najčešće mernim stubom od 50 metara. Ovi podaci, koji se zbog uloženog truda smatraju vrednim, su kasnije polazni za investitore, lokalnu upravu, projektante. Prošle godine završeno je ispitivanje kod Bara, na Volujici.
Vetrenjača u blizini Nikšića postavljena je a da nije ispoštovana ne samo procedura ispitivanja, već ni instaliranja! Mislim da je stub bio visine tridesetak metara, i prečnik je obično isti i iz estetskih razloga (!), možemo pretpostaviti da je njena nazivna snaga bila oko 300kW. Pri brzini vetra od 7,5m/s snaga je jednaka osmini nazivne, oko 35kW, a broj radnih sati je oko 2000 godišnje. Medju svim predrasudama prikrivanje činjenice da je stvarno proizvedena energija manja od moguće proizvedene, često je i namerno, jer cena proizvedenog kWh prelazi prodajnu cenu!
Vuk St. Karadžić u Srpskom rječniku navodi pod „Vjetrni mlin“ da se tako zove jedno ždrelo navrh Lovćena za koje se pripoveda da je nekada na njemu bio „vjetrni mlin“.

[Madjo]

Odlican clanak permag! Dobrodosa nam.
Ja ne znam puno o vjetrenjacama,ali pretpostavljam da je bolje postavit na lokalitetu dje postoji konstantno strujanje vazduha nego na lokalitetu koje ima potencijalno jace strujanje i vjetar,ali i izvjesni period bez vjetra.

[Admin]

Crna Gora nije baš pretjerano pogodna za korišćenje energije vjetra. U svakom slučaju najinteresantnije područje je zaleđe Ulcinja. Naravno, i u tom području ima popriličnih razlika, a sudeći po rezultatima numeričkog modeliranja (rezolucija 1km u periodu od 4 god) bilo je boljih lokacija za postavljanje stuba nego što je Volujica kod Bara.
Naime za potrebe jednog ruskog investitora je urađena mapa vjetrovana rezoluciji od 3 do 4km za cijelu Crnu Goru, a potom sa rezolucijom 1 do 1.5 km  (smjera, brzine, učestalosti....) za najinteresantnije područje.
Do prije mjesec dana je postojala obaveza da se ti podaci nikome ne mogu ustupati, ili prodavati.
Čima nađem malo više vremena postaviću par sličica iz tog rada koji sadrži zbilja obilje informacija. Jedini nedostatak mu je što je period integracije bio samo 4 godine, nedovoljno za definitivne zaključke, ali dovoljno kao uputstvo onome ko je spreman da se tom problematikom ozbiljnije pozabavi.

[permag]

Hvala Madjo. Bolje Ve naša!
Hm. Pravo rešenje je merenje i igra brojevima, pa tek onda upoređivanje. Prvi korak je izrada dijagrama učestanosti pojedinih intervala brzine vetra, tzv. Vejbulova raspodela sa svojim parametrima, slično kao kod ruže vetrova, samo što ovde smer  vetra nije bitan, već samo koliko procenata vremena je vetar duvao pojedinim brzinama.
Konstantno strujanje je bolje pre svega zbog mirnijeg rada vetrogeneratora i  stabilnije isporuke energije elektroprivredi. S druge strane prirast brzine vetra utiče na snagu trećim stepenom, pa ako uporedimo 5m/s u toku 6 sati  (5*5*5*6=750) i s druge strane 6m/s u toku 4 sata (6*6*6*4=864), vidimo da naoko neprimetni prirast brzine daje veću snagu. Upravo zbog tog malog prirasta brzine sa visinom i stabilnijeg strujanja cilj je postaviti krila na veću visinu. Nekad se investicija u povišeni toranj isplati, ali oko izbora lokacije odlučuju i dostupnost mesta, blizina dalekovoda, ekološki činioci: vizuelno zagađenje, koridori ptica, naseljenost, buka...
Često se u novinama pojavljuju izrazi najčešća, prosečna i srednja brzina vetra. Merodavan parametar je brzina nešto veća od najčešće dobijena statističkom metodom (mean speed) a koja sadrži i veću energiju. Ovo je ulazni podatak za izbor modela vetrenjače.
I još nešto, o ceni. Čudna kategorija. Kada je potrebno da se javnost pripremi za postavljanje vetrenjače novinski članci su puni hvalospeva o besplatnoj i čistoj energiji. Ko se ne bi primio na priču o snabdevanju čitavih gradova (1kW po domaćinstvu) strujom od jedne vetrenjače. Kada kritični trenutak prođe otrežnjenje dolazi u obliku računa koji kalkuliše basnoslovnu proizvodnu cenu zelene energije. Ova cena ustvari pokriva ogromne troškove istraživanja, dozvola, investicije i kamata, dok je stvarni trošak održavanja zaista skroman, 1-2%. Period otplate je nekih 5-8 godina a predviđeni vek 20 godina. Kalkuliše se sa cenom do 1000EUR po kW instalisane snage, recimo 70% cena vetrenjače a ostalo trokovi gradnje.
@Admin. Imam utisak da su meteorološke službe koje su godinama prikupljale podatke i nesebično ih ustupali drugima, malo zaobiđene u ovoj raspodeli dužnosti (i kolača) kada je u pitanju konkretno merenje parametara vetra na određenoj lokaciji. Postoje specifičnosti u načinu obrade podataka (često se pozivaju na tačnost) ali je u pitanju trajna vrednost posebno ako je urađena na jedinstven u referentnoj ustanovi za šire područje.

[Admin]

Kao potvrda tome da su meteorolozi i mogućnosti odnosno njihova znanja i saznanja zaobiđena evo nekih djelova pomenutog elaborata.

U cilju dobijanja raspodjele vjetra (atlasa vjetra za područje Crne Gore) visoke rezolucije, primijenjene
su sledeće tehnike bazirane na numeričkom modeliranju atmosfere.

1. Korišćen je kombinovani metod ugnježđivanja ("nestovanja") numeričkih atmosferskih modela viših
rezolucija u modele nižih rezolucija uz uključivanje osmotrenih podataka sa 8 glavnih sinoptičkih
stanica (časovna osmatranja)

2. atmosferski model ETA (operativan u HIM-Hidrometeorološkom zavodu Crne Gore) koji je koristio
ERA40 ulazne podatke, računao je meteorološka polja na horizontalnoj rezoluciji od ~15km između
dvije tačke modela i po vertikali na svakih 25mb do visine od 50mb sa izlaznim korakom rezultata na
3 sata. Oblast ovog modela se prostirala od Slovenije do Bugarske po longitudi i južne Italije do
južne granice Mađarske po latitudi;

3. umetnuti atmosferski model WRF-nmm (takođe operativan u HIM) koristio je produkovana polja
prethodnog ETA modela, na horizontalnoj rezoluciji od ~5km, sa 60 vertikalnih nivoa i zapisivao
razultate na svakih sat vremena. Veća vertikalna rezolucija je omogućila da u prizemnom sloju
debljine oko 120m postoje 4 modelskih nivoa. Oblast ovako umetnutog modela je obuhvatila cijelu
teritoriju Crne Gore;

4. uključivanjem osmotrenih podataka u WRF-nmm model metodom analize sukcesivnih korekcija
dobijeni su rezulati kao međufaza od 3km X 3km hor. rezolucije.
Konačni rezultat – vertikalni profili vjetra u priobalju Ulcinja dobijeni su primjenom teorije sličnosti na
horizontalnoj rezoluciji 1km X 1km koja je zahtijevala preciznije podešavanje pozicija kopnenih i
morskih tačaka.

Izvršena verifikacija (u odnosu na stanicu Ulcinj) na visini 10m je dala odlične rezultate. Koeficijent korelacije za snagu vjetra iznosio je 0.92. Pretpostavka je da bi koeficijent bio i bolji da tokom prve godine za koju je rađeno modeliranje stanica nije bila na nereprezentativnoj lokaciji.

Dobijena je prostorna raspodjela srednje vrijednosti parametara za mjesec, sezonu (zima/ljeto) i godinu
za period novembar 2002 – oktobar 2006.
Prikazani su sledeći parametri:
• intenzitet vjetra (m/s) na 10m, 30m, 60m i 90m
• snaga vjetra (W/m2) na 10m, 30m, 60m i 90m
• procenat termina sa vjetrom većim od 4m/s na 10m, 30m, 60m i 90m
• procenat termina sa vjetrom većim od 5m/s na 10m, 30m, 60m i 90m

Evo jedne slike kao primjera


Na kraju su izračunate vrijednosti

• srednje godišnje, sezonske i mjesečne vrijednosti intenziteta vjetra na 10m, 30m, 60m i 90m
• srednji godišnji intenzitet i zastupljenost vjetra po smjerovima
• srednji godišnji intenzitet vjetra po časovnim terminima 5-22UTC
• srednja godišnja, sezonska i mjesečna vjerovatnoća pojave vjetra većeg od 4m/s (uc4)
• srednja godišnja, sezonska i mjesečna vjerovatnoća pojave vjetra većeg od 5m/s (uc5)
• srednja godišnja vjerovatnoća pojave vjetra >4m/s (uc4) u slučaju pojave vjetra određenog smjera
• srednja godišnja vjerovatnoća pojave vjetra >5m/s (uc5) u slučaju pojave vjetra određenog smjera
• srednja godišnja vjerovatnoća pojave vjetra većeg od 4m/s (uc4) po časovnim terminima 5-22UTC
• srednja godišnja vjerovatnoća pojave vjetra većeg od 5m/s (uc5) po časovnim terminima 5-22UTC
• srednje godišnje, sezonske i mjesečne vrijednosti snage vjetra (W/m2) na 10m, 30m, 60m i 90m

za pet tačaka koje se vide na priloženoj slici.


Da li su Rusi nekome prodali ili ustupili materijal, nije mi poznato, ali su, činjenica je, mnogo ozbiljnije pristupili poslu nego oni koji su na osnovu evropskog atlasa vjetrova (rezolucije ~50 km) i osjećaja definisali tačke na kojima treba postaviti stubove radi donošenja definitivnih odluka i ulaganja prilično velikih para.

[permag]

Prava stvar, trebalo je svariti ove pojmove.

Biznismeni nemaju vremena da se udubljuju u analizu. Na pitanje gde da investiraju zahtevaju izričit odgovor sadržan u lepo ukoričenoj studiji izvodljivosti, isplativosti, održivosti ili slično.

Prema isplativosti u prednosti su megavatne grdosije prečnika 60-80m koje se već proizvode konfekcijski. Jedna vetrenjača od 1MW manje košta nego četiri od 250kW. Manje materijala, truda, instalacija i opreme, a veća energija dobijena u toku godine pre svega zbog veće visine i tehnoloških usavršavanja tokom poslednje decenije. Čak se isplati da se klasične vetrenjače, na polovini svog životnog veka koji iznosi dvadeset godina zamene novim! Tendencije su lamelarni ili betonski stubovi građeni na licu mesta i generatori sa permanentnim magnetima promenljive brzine obrtanja krila.

Za nekoga ko je zainteresovan za pasivno korišćenje ovakvog obnovljivog izvora energije kupovinom, bilo da je pojedinac, firma ili država, dobro je da uravnoteži uticaj bar tri oblasti ili ministarstva: ekonomiju , ekologiju i energetiku. Dominiranje ili zanemarivanje pokazatelj je kratkovidosti. Neko ko gleda unapred ulagaće i u nauku i znanje uz kupovinu merne tehnologije. Kompletan merni stub referentne kompanije NRG košta oko 15.000EUR, obuka, instaliranje i obrada podataka u sopstvenoj režiji mnogo je jeftinije nego kupovina obrađenih podataka od raznih agencija za svaku mikrolokaciju posebno.

Upoređivanjem gornjih slika nije mi jasna relacija između brzine vetra i snage. Snaga po jedinici površine je približno jednaka 0.6* v^3, a iskoristiva snaga je znatno manja. Prednost prikazane lokacije je i konfiguracija zaleđa Velike plaže zahvaljujući kojoj je mala turbulencija vetra. Uzroci turbulencije su reljef i termalni stubovi a ovde su upravo idealni uslovi bez postojanja oba uzroka. Ova lokacija je cenjena u vodičima za zmajare (kitesurfing: WindGURU, Windfinder, 3tier pa i WAsP), a zgodna je za ispitivanja portabl vetrogeneratora  :)