Ekonomické aspekty veternej energetiky
Ekonómia hospodárstva
Veterné generátory prakticky nespotrebovávajú ťažené palivo. Práca generátora s výkonom 1MWt za 20 rokov využívania môže ušetriť približne 29 tisíc ton uhlia alebo 92 tisíc barelov ropy.
Cena elektrickej energie
Cena elektrickej energii vyrobenej veternými generátormi závisí od rýchlosti vetra.
Rýchlosť vetra Cena ( pre USA, 2004 ) 7,16 m/s 4,8 centov za kilovat hodinu 8,08 m/s 3,6 centov za kilovat hodinu 9,32 m/s 2,6 centov za kilovat hodinu Na porovnanie: Cena elektrickej energie vyrobenej v uhoľných elektrárňach USA 4,5 – 6 centov za kilovat hodinu. Priemerné náklady na elektrinu v Číne predstavovali 4 centy za kilovat hodinu. Pri zdvojnásobení výkonov vybudovaných veterných elektrární,sa cena vyrábanej elektrickej energie sa znižuje o 15 percent. Očakáva sa, že náklady sa ešte znížia o 35 až 40 percent ku koncu roku 2006. Začiatkom 80-tych rokov, náklady veternej elektriny v USA predstavovala 0,38 dolárov. V marci roku 2006 Earth Policy Institute (USA) oznámil, že v dvoch oblastiach USA bola cena veternej elektrickej energie nižšia ako cena bežnej energie. Na jeseň roku 2005 kvôli rastu cien prírodného plynu a uhlia, cena veternej elektriny bola nižšia ako cena elektrickej energie,ktorá bola vyrobená z tradičných zdrojov. Spoločnosti Austin Energy z Texasu a Xcel Energy z Colorada ako prvé začali predávať elektrickú energiu, vyrobenú z vetra, lacnejšie ako elektrickú energiu vyrobenú z tradičných zdrojov. Ďalšie ekonomické problémy Veterná energetika je neregulovateľný zdroj energie. Výkonnosť veternej elektrárne závisí od sily vetra, čiže od faktora, ktorý sa stále mení. Tomu zodpovedá veľká nerovnomernosť výdaja elektrickej energie z veterného generátora do energetického systému počas dňa, týždňa, mesiaca, roka a rovnako aj v rozpätí viacerých rokov. Ak berieme do úvahy, že samotný energetický systém má rôznorodosti v záťaži (piky a prepady energetickej spotreby ), ktoré prirodzene, nemôže veterná energetika regulovať, zavedenie značného podielu veternej energetiky do energetického systému spôsobuje jej destabilizácie. Samozrejme, veterná energetika využíva rezervy výkonu v energetickom systéme (napríklad, v podobe elektrární s plynovými turbínami) a rovnako využíva mechanizmy vyrovnávajúce rôznorodosti ich výroby ( v podobe GES alebo GAES). Táto vlastnosť veternej energetiky podstatne zdražuje získanú elektrickú energiu. Energetické systémy s veľkou neochotou zapájajú veterné generátory do energetických sietí.Táto skutočnosť vyústila v nevyhnutnosť prijatia zákonov ktoré zaväzujú ich dodržiavanie. Problémy v sieťach a dispečingu energetických systémov kvôli nestabilite práci veterných generátorov sa začínajú až po tom, keď dosiahnu 20-25% podiel zo všeobecne ustanoveného výkonu systému. Pre Rusko je to ukazovateľ blízky hodnote 50 tisíc – 55 tisíc MW. Podľa španielskych spoločností Gamesa Eolica a WinWind presnosť prognóz prevyšuje 95% výdaja energie veternými elektrárňami pri plánovaní v hodinových intervaloch na trhu alebo v spotovom režime. Malé ojedinelé veterné inštalácie môžu mať problémy so sieťovou infraštruktúrou, keďže cena elektrického prenosu a rozvodne na zapojenie do energetického systému môže byť veľmi vysoká. Problém je čiastočne riešený, ak sa veterné zariadenie pripája do miestnej siete, kde sú energetickí spotrebitelia. V tom prípade sa využíva silové a rozdeľovacie zariadenie, ale VES vytvorí vzdutie výkonu,ktorý znižuje výkon. Transformovňa a vonkajší prenos elektriny sú menej zaťažené, hoci všeobecné využitie výkonu môže byť vyššie. Veľké veterné zariadenia sú skúšané značnými problémami s opravou, nakoľko výmena veľkých dielov ( lopatky, rotory a i.) vo výške viac ako 100 m sa javí ako zložité a drahé opatrenie. Ekonomika malej veternej elektrárne Použitie veterných generátorov na výrobu elektrickej energie v Rusku v každodennom živote pre malospotrebiteľov sa javí málo účelným z týchto dôvodov: • Vysoké náklady invertora ~ 50% nákladov celého zariadenia (používa sa na premenu striedavého alebo jednosmerného prúdu prijímajúceho od veterného generátora v ~ 220V 50Hz (a jeho synchronizácii fázy s vonkajšou sieťou pri paralelnej práci generátora) • Vysoké náklady akumulátorových batérií – okolo 25% ceny zariadenia (používajú sa v kvalite zdroja bezproblémového napájania pri chýbajúcej alebo vypadnutej vonkajšej siete) • Na zabezpečenie spoľahlivého elektrického vybavenia v takomto zariadení sa musia dodatočne vybaviť diesel-agregátormi. V súčasnosti nehľadiac na rast cien energie, sebestačnosť elektrickou energiou pre spotrebiteľa súvisí od spoľahlivých a stabilných elektrických zariadení. Základnými faktormi fungovanie veterných generátorov sú: • Nevyhnutný príjem elektrickej energie použitím invertora výkonom ~ 220V 50Hz • Nevyhnutnosť činnosti akumulátorov na určitý čas • Nevyhnutnosť dlhotrvajúcej činnosti dieslového agregátu V súčasnosti je ekonomicky najvýhodnejší príjem za pomoci veterných generátorov pomocou trubicových elektrických ohrievačov na teplo, na ohrev obydlia a na dodávku horúcej vody. Táto schéma má niekoľko predností: • Kúrenie je hlavným spotrebiteľom energie v každej domácnosti v Rusku • Schéma generátora vetra(vetrogenerátora) a kontroly automatizácie sa radikálne zjednodušuje • Schéma automatizácie môže byť v najlepšom prípade zostrojená z niekoľkých relé • Čo sa týka kvality akumulátora, je možné používať obyčajný bojler s vodou na kúrenie a zásobovanie teplou vodou • Spotreba tepla nie je tak potrebná na kvalitu a plynulosť priebehu: Teplotu v miestnosti je možné udržovať vo veľkom rozpätí: 19 až 25° a v bojleroch, kde sú zásoby teplej vody je to 40-97° bez straty pre spotrebiteľov Ekologické aspekty energetiky vetra( veternej energetiky) Emisie Generátor vetra(veterný generátor) s výkonom 1 MW znižuje každoročné emisie 1800 ton CO2, 9 ton SO2 a 4 tony oxidu dusíka. Podľa hodnotenia Global Wind Energy Council svetová veterná energetika k roku 2050 nechá znížiť každoročné emisie CO2 na 1,5 miliardy ton Hluk, šum Veterné energetické zariadenia vyrábajú dva druhy hluku: • Mechanický hluk je hluk na základe fungovania mechanických a elektrických komponentov( pre dnešné veterné zariadenia to prakticky chýba, ale vo veľkej miere sa nachádza vo veterných zariadeniach staršieho typu) • Aerodynamický hluk je hluk od pôsobenia vetra a lopatkami zariadenia( zvyšuje sa pri otáčaní sa lopatky práve vedľa veže veternej turbíny) V dnešnej dobe sa na zisťovanie úrovne hluku využívajú iba výpočtové metódy. Metóda priamych meraní nám nedáva presné informácie o hluku veterných zariadení, preto nie je možné efektívne oddeliť hluk veterného zariadenia od hluku samotného vetra. Zdroj hluku Úroveň hluku v dB Prah bolesti ľudského sluchu 120 Hluk turbín reaktívneho motora na vzdialenosť 250m 105 Hluk od zbíjačky na 7 m 95 Hluk od nákladného auta při rýchlosti 48km/h na vzialenosť 100 m 65 Hlukové pozadie v kancelárií 60 Hluk od osobného auta při rýchlosti 64km/h 55 Hluk od veterného generátora na 350m 35-45 Hlukové pozadie v noci na dedine 20-40
V bezprostrednej blízkosti od veterného generátora pri osi veterného kolesa je hlasitosť veľkých veterných zariadeniach môže presahovať 100 dB
Príkladom podobných prepočtov je veterný generátor GROBIAN.
Pri vysokom hluku bolo zariadenie činné 100 hodín.Po 100 hodinách činnosti bolo zariadenie rozobrané .Zákony prijaté vo Veľkej Británií,Nemecku,Nórsku a Dánsku povoľujú úroveň hluku od elektrárni do 45dBcez deň a do 35dBnoci.Minimálna povolená vzdialenosť veterních zariadení k obydliam je 300m.
Nízkofrekvenčné vibrácie
Nízkofrekvenčné vibrácie,ktoré prechádzajú cez pôdu vyvolávajú citeľné otrasy okien domov až do 60 metrov.Preto sú obytné domy postavené vo vzdialensti viac jako 300 metrov od veterných zariadení.
Zľadovatenie lopatiek
Pri prevádzke veterných kolektorov v zime, sa môžu pri vysokej vlhkosti vzduchu na lopatkách vytvoriť ľadové výrastky. Pri uvedení veterných kolektorov do prevádzky sa ľad môže na vymedzenú vzdialenosť roztopiť .Pravidlom je, že na ploche, na ktorej môže prísť k zľadovateniu lopatiek sa udávajú preventívne znaky do vzdialenosti 150 metrov od veterných kolektorov.
Okrem toho, v prípade ľahkého zľadovatenia lopatiek boli zaznamenané prípady zlepšenia aerodynamických vlastností tvaru.
Vzájomné vizuálne pôsobenie
Vzájomné vizuálne pôsobenie veterných kolektorov je subjektívny faktor. Na zlepšení estetickej stránky veterných kolektorov pracujú profesionálni dizajnéri mnohých úspešných firiem. Územní architekti sa zaoberajú vizualizáciou nových projektov.Prehľad uskutočnený dánskou firmou AKF odhaduje cenu vzájomného pôsobenia šumu a vizuálneho zachytenia veterných generátorov na menej ako 0,0012 eura na 1кWт.h .Prehľad sa zakladal na rozhovoroch, uskutočnených s 342 ľuďmi, žijúcimi v blízkosti veterných fariem. Obyvateľov sa pýtali, koľko by zaplatili za to, keby sa zbavili susedstva s veternými generátormi.
Využitie zeme
Turbíny zaberajú iba 1 percento z celkovej rozlohy veternej farmy. Na 99 percentách farmy je možné sa zaoberať poľnohospodárstvom alebo inou činnosťou,ktoré sa prevádzajú v takých husto osídlených krajinách ako Dánsko, Holandsko a Nemecko. Základ veterných kolektorov, ktoré zaberajú plochu v priemere okolo 10 metrov sa zvyčajne nachádza celý pod zemou, čo umožňuje rozšírenie poľnohospodárskeho využitia zeme prakticky po samotné základy veží. Zem sa prenajíma, čo umožňuje farmárom získať dodatočný zisk. V USA cena za prenájom zeme pod jednou turbínou predstavuje 3000-5000dolárov na rok.
Tabuľka: Merač energie Špecifický ukazovateľ plochy pôdnej parcely využívajúci sa na výrobu 1mil. 1кWт.h za 30 rokov(m2) Geotermálny merač 404 Vietor 800—1335 Fotoelektrický element 364 Slnečný nahrievateľný element 3561 Uhlie 3642 Tabuľka:
Spotreba uhlia veľkosťou malého pozemku na výrobu 1mil. kWat
elektrickej energie
Príčiny záhuby vtákov
Príčiny záhuby vtákov |
|
Domy/okná |
5500 |
Mačky |
1000 |
Druhé príčiny |
1000 |
Mechanizmy |
700 |
Pesticídy |
700 |
Televízne veže |
250 |
Veterné turbíny |
menej ako 1 |
Populácia netopierov a vtákov žijúcich neďaleko ,,VeS´´ pravidelne hynie. Na koncoch lopatiek veterného generátora sa vytvára oblasť nízkeho tlaku a cicavce, ktoré v nich uviaznu zostane vážna psychická trauma. Viac ako 90% netopierov nájdených neďaleko vetrákov majú príznaky vnútorného krvácania. Po vysvetlení vedcov vtáky majú inú stavbu pľúc, a preto majú väčší sklon k rýchlejším zmenám tlaku a hynú od priameho stretu s lopatkami vetrákov.
Použitie vodných zdrojov
Na rozdiel od tradičných tepelných elektrární, veterné elektrárne nepoužívajú vodu čo umožňuje podstatne znížiť nakladanie s vodnými zdrojmi. Rádiové prekážky
Kovové stavby veterného zariadenia, najmä prvky zariadení na lopatkách môžu byť veľkými prekážkami v prijme rádiového signálu. Čím je veterné zariadenie väčšie, tým väčšie prekážky vytvára. Možnosti riešenia daných problémov, by mohli vyriešiť doplňujúce retranslátory.