SZENT ISTVÁN EGYETEM. ENERGIA CÉLÚ SZÉLMÉRÉS Doktori értekezés tézisei. Tóth Gábor. Gödöllő 2005.

Hasonló dokumentumok
Előadó: Dr. Tóth László egyetemi tanár, Szent István Egyetem; Magyar Szélenergia Tudományos Egyesület elnöke, Tóth Gábor PhD hallgató, SZIE GEK,

Dr.Tóth László

Megújuló energiaforrások BMEGEENAEK Kaszás Csilla

HAZÁNK SZÉLKLÍMÁJA, A SZÉLENERGIA HASZNOSÍTÁSA

Energetikai Szakkollégium Egyesület

4. Magyar Szélenergia Ipari Workshop és Konferencia

Megújuló energia bázisú, kis léptékű energiarendszer

Szélenergetikai becslések mérési adatok és modellszámítások alapján

SZÉL A KIMERÍTHETETLEN ENERGIAFORRÁS

SZÉLTURBINÁK. Előadás a BME Áramlástan Tanszékén Dr Fáy Árpád 2010 április 13

A SZÉL ENERGIÁJÁNAK HASZNOSÍTÁSA Háztartási Méretű Kiserőművek (HMKE)

MAGYAR METEOROLÓGIAI TÁRSASÁG XXXIV. VÁNDORGYŰLÉS ÉS VII. ERDŐ ÉS KLÍMA KONFERENCIA DEBRECEN, AUGUSZTUS

SZENT ISTVÁN EGYETEM ENERGETIKAI CÉLÚ SZÉLMÉRŐRENDSZER KIALAKÍTÁSA. Doktori (Ph.D.) értekezés tézisei. Schrempf Norbert. Gödöllő 2007.

A SZÉL- ÉS NAPENERGIA HASZNOSÍTÁSÁNAK KLIMATIKUS ADOTTSÁGAI AZ ALFÖLDÖN

A SZÉLENERGIA HASZNOSÍTÁS HELYZETE

SOLART-SYSTEM KFT. Napenergiás berendezések tervezése és kivitelezése Budapest XI. Gulyás u. 20 Telefon: Telefax:

Szélerőműpark kialakítására alkalmas terület kiválasztása geoinformatikai módszerekkel Csongrád megye példáján

Megújuló energia akcióterv a jelenlegi ösztönzési rendszer (KÁT) felülvizsgálata

Prof. Dr. Krómer István. Óbudai Egyetem

A napenergia magyarországi hasznosítását támogató új fejlesztések az Országos Meteorológiai Szolgálatnál

A tanyás térségekben elérhető megújuló energiaforrások

Nagyfelbontású magassági szélklimatológiai információk dinamikai elıállítása

Térinformatikai elemzések. A Klimatológusok csoport beszámolója

TARTALOMJEGYZÉK 1. KÖTET I. FEJLESZTÉSI STRATÉGIA... 6

4 évente megduplázódik. Szélenergia trend. Európa 2009 MW. Magyarország 2010 december MW

A debreceni alapéghajlati állomás, az OMSZ háttérklíma hálózatának bővített mérési programmal rendelkező mérőállomása

A megújuló erőforrások használata által okozott kihívások, a villamos energia rendszerben

Nagyfeszültségű távvezetékek termikus terhelhetőségének dinamikus meghatározása az okos hálózat eszközeivel

A szélenergia alkalmazásának környezeti hatásai. Készítette: Pongó Veronika Témavezető: Dr. Kiss Ádám

Megújuló energiák szerepe a villamos hálózatok energia összetételének tisztítása érdekében Dr. Tóth László DSc - SZIE professor emeritus

Beszámoló a szél- és napenergia-projekt tevékenységéről

A szélenergia helyzete, jövője hazánkban

BIOENERGETIKA TÁRSADALOM HARMONIKUS VIDÉKFEJLŐDÉS

Az alternatív energiák fizikai alapjai. Horváth Ákos ELTE Atomfizikai Tanszék

Puskás János 1, Tar Károly 2, Szepesi János 1

Paksi Atomerőmű üzemidő hosszabbítása. 4. melléklet

Balatoni albedó(?)mérések

Háztartási méretű kiserőmű hálózatra csatlakoztatása

Napenergia kontra atomenergia

Fotovillamos és fotovillamos-termikus modulok energetikai modellezése

SZENT ISTVÁN EGYETEM A SZÉLGENERÁTOR-OSZLOP JELLEMZŐINEK ÖSSZEFÜGGÉSEI

A megújuló energiaforrások környezeti hatásai

A MAGYARORSZÁGON LÉTESÍTETT SZÉLENERGIA KAPACITÁSA ÉS STRUKTÚRÁJA

A tanyás térségekben elérhető megújuló energiaforrások

Háztartási méretű kiserőművek és a tapasztalatok. Pénzes László ELMŰ Hálózati Kft. Tervezési osztály

A mérések általános és alapvető metrológiai fogalmai és definíciói. Mérések, mérési eredmények, mérési bizonytalanság. mérés. mérési elv

5. Témakör TARTALOMJEGYZÉK

Az 55/2016. (XII. 21.) NFM rendelet a megújuló energiát termelő berendezések és rendszerek műszaki követelményeiről

VILLAMOS ENERGIA TERMELÉS SZÉLERŐMŰVEL. E M S Z E T Első Magyar Szélerőmű Kft. Stelczer Balázs. ügyvezető

IV. Észak-Alföldi Önkormányzati Energia Nap Nyíregyháza, június 6.

Magyar László Környezettudomány MSc. Témavezető: Takács-Sánta András PhD

Debrecen-Kismacs és Debrecen-Látókép mérőállomás talajnedvesség adatsorainak elemzése

Kváziautonóm napelemes demonstrációs áramforrás SOLART-SYSTEM KFT. Napenergiás berendezések tervezése és kivitelezése

Megújuló energia, megtérülő befektetés

Napelemes rendszer a háztartásban

A VÍZENERGIA POTENCIÁLJÁNAK VÁRHATÓ ALAKULÁSA KLÍMAMODELLEK ALAPJÁN

A szélenergia hasznosítás 2011 évi legújabb eredményei. Dr. Tóth Péter egyetemi docens SZE Bíróné Dr. Kircsi Andrea egyetemi adjunktus DE

Energiahordozók II. kommunikációs dosszié ENERGIAHORDOZÓK II LEVELEZŐ ANYAGMÉRNÖK ALAPKÉPZÉS HŐENERGIA-GAZDÁLKODÁSI SZAKIRÁNY KÖTELEZŐ TANTÁRGYA

ÉVES ENERGETIKAI SZAKREFERENS JELENTÉS 2017

PATAKI KAROLV igazságügyi szakért Budapest, Hungária krt. 32. Tell fax: , mobil: ,

A MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOK LEHETSÉGES SZEREPE A LOKÁLIS HŐELLÁTÁSBAN. Németh István Okl. gépészmérnök Energetikai szakmérnök

Bevásárlóközpontok energiafogyasztási szokásai

A NUKLEÁRIS BALESETEK ESETÉN HAZÁNKBAN HASZNÁLT LÉGKÖRI TERJEDÉS- ÉS DÓZISSZÁMÍTÓ SZOFTVEREK ÖSSZEHASONLÍTÁSA

HAZÁNK SZÉLKLÍMÁJÁNAK TÉRBELI ÉS IDŐBELI VÁLTOZÁSAI ( )

Nagyok és kicsik a termelésben

Energiatermelés, erőművek, hatékonyság, károsanyag kibocsátás. Dr. Tóth László egyetemi tanár klímatanács elnök

Tervezzük együtt a jövőt!

2. A SZÉLENERGIA PÁLYÁZAT KIÍRÁS ALAPJA

Galambos Erik. NAPENERGIÁS RENDSZEREK TERVEZÉSE MEE - SZIE - Solart System szakmai rendezvény Gödöllő, május 15.

A SZÉL ENERGETIKAI CÉLÚ JELLEMZÉSE, A VÁRHATÓ ENERGIATERMELÉS

Energiatárolás szerepe a jövő hálózatán

A napenergia hasznosítás lehetőségei

A GLOBÁLIS KLÍMAVÁLTOZÁS: Hazai hatások és válaszok

Szivattyús tározós erőmű modell a BMF KVK Villamosenergetikai Intézetében

RENICA HUNGÁRIA KFT. ENERGETIKAI SZAKREFERENS ÉVES JELENTÉS 2017

ÉVES ENERGETIKAI SZAKREFERENS JELENTÉS 2017

Energiapolitika hazánkban - megújulók és atomenergia

A felelős üzemeltetés és monitoring hatásai

XXI. NEMZETKÖZI GÉPÉSZETI TALÁLKOZÓ

A HINKLEY POINT C ATOMERŐMŰ GAZDASÁGI VIZSGÁLATA A RENDELKEZÉSRE ÁLLÓ ADATOK ALAPJÁN

Energiapiacon is energiahatékonyan

MEGÚJULÓ ENERGIA MÓDSZERTAN CSG STANDARD 1.1-VERZIÓ

A felszínközeli szélsebesség XXI. században várható változása az ALADIN-Climate regionális éghajlati modell alapján

Megújuló energiák hasznosítása az épületek energiaellátásában

FDO1105, Éghajlattan II. gyak. jegy szerző dolgozatok: október 20, december 8 Javítási lehetőség: január Ajánlott irodalom:

Mit jelent 410 MW új szélerőmű a rendszerirányításnak?

Új technológiák, magyar fejlesztések a megújuló energia területén Gróf Gyula BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

Sajtótájékoztató február 11. Kovács József vezérigazgató

ELECTROPLAST KFT. ENERGETIKAI SZAKREFERENS ÉVES JELENTÉS 2017

Az éghajlati modellek eredményeinek alkalmazhatósága hatásvizsgálatokban

A domborzat mikroklimatikus hatásai Mérési eredmények és mezőgazdasági vonatkozások

ÉVES ENERGETIKAI SZAKREFERENS JELENTÉS 2017

A NAPENERGIA HASZNOSÍTÁSÁNAK HAZAI LEHETŐSÉGEI. Farkas István, DSc egyetemi tanár, intézetigazgató

A hazai szél és napenergia potenciál feltérképezése

Távhőszolgáltatás és fogyasztóközeli megújuló energiaforrások

Napenergiás helyzetkép és jövőkép

Szilárd biomassza energetikai hasznosíthatóságának vizsgálata a Tiszai Erőmű telephelyén

1. Magyarországi INCA-CE továbbképzés

Emissziócsökkentés és az elektromos közlekedés jelentősége október 7. Energetikai Körkép Konferencia

Széladatok homogenizálása és korrekciója

Átírás:

SZENT ISTVÁN EGYETEM ENERGIA CÉLÚ SZÉLMÉRÉS Doktori értekezés tézisei Tóth Gábor Gödöllő 2005.

A doktori iskola Megnevezése: Műszaki Tudományi Doktori Iskola Tudományága: Agrárműszaki tudományok Vezetője: Dr. Szendrő Péter egyetemi tanár, mezőgazdasági tudományok doktora SZIE Gödöllő, Gépészmérnöki Kar Témavezető: Dr. Barótfi István egyetemi tanár, mezőgazdasági tudomány kandidátusa SZIE Gödöllő, Gépészmérnöki Kar Az iskolavezető jóváhagyása A témavezető jóváhagyása 2

TARTALOMJEGYZÉK 1. Előzmények, célkitűzések...4 2. Anyag és módszer...5 3. Új tudományos eredmények összefoglalása, tézisek...8 4. Következtetések, javaslatok...16 5. Az értekezés témaköréhez kapcsolódó publikációk...17 3

1. ELŐZMÉNYEK, CÉLKITŰZÉSEK A téma aktualitása véleményem szerint ma már nem kérdéses, szembe kell néznünk azzal, hogy a növekvő energiaszükséglettel szemben a hagyományos fosszilis tüzelőanyag és az urán bázisú hasadó nukleáris üzemanyag energia készlet véges, területi eloszlása egyenetlen. Az emberiség már szerte a világon felismerte, hogy a növekvő energiafogyasztás egyre jobban terheli földünket. Jelenleg az energiatermelés és fogyasztás a leginkább környezetszennyező emberi tevékenység. Az energiaigényes ágazatok fejlődése-a légkört, a vízbázisokat és a talajt növekvő mértékben szennyezi és hozzájárul a föld globális felmelegedéséhez. Ezért az ENSZ tagországai Kiotóban 1997- ben szerződést írtak alá arról, hogy mindent megtesznek a környezeti terhelés növekedésének megállításáért, a szennyező tevékenység visszaszorításáért. Magyarországra vonatkozóan az EU részéről a tárgyalásokat követően a megújuló energiával termelt villamos energia részarány növelésére 3,6%-os részarány-elvárás alakult ki, mely jelenleg csak 0,5-08%. A nyugati országokhoz hasonlóan hazánk számára is a szélenergia hasznosítása hozzájárulhat a Kiotói egyezményben leírt elvárások teljesítéséhez. A ma már 6db megépült szélerőmű eddigi üzemeltetési tapasztalatai, illetve az utóbbi időben történt - feltételezett szélturbina telepítési helyen és magasságban végezett - szélmérések azt mutatták, hogy Magyarországon is lehetséges nagyteljesítményű, villamos energiát hálózatra tápláló szélerőműveket telepíteni. Jelenleg még nem végleges az országos szélenergia térkép, így csak véletlenszerű kiválasztással, ill. a meteorológiai szélmérések, majd helyi szélenergia mérések alapján lehet meghatározni, hogy hova lehet vagy érdemes szélturbinát telepíteni. A disszertációm célja: A több éves és több helyen végzett szélmérések adatainak számítógépes elemzése, az eddigi mérési tapasztalatok bemutatása, a méréseket és az elemzéseket segítő kritériumok-, s a fellelhető trendek megállapítása. Ezekhez kapcsolódóan a hazai szélviszonyok elemzése (szélsebességek, szélirányok, az erőművek telepítését leginkább befolyásoló magassági korrekciók, a várható energia becslése, stb.), az adatok kiértékelése révén a hazai specifikumok bemutatása, ajánlások készítése a mérés helyének kiválasztására, a mérések módszerére, a kiértékelés során elvégzendő feladatokra. A beruházók és a gépeket ajánló gyártók részére olyan paraméterek meghatározása, amelyek segítik a lehető leghatékonyabb gépegységek, géptípusok kiválasztását. A magassági korrekció elemzése révén a helyi, vagy országra kiterjedő széltérképhez ellenőrző adatok szolgáltatása 4

2. ANYAG ÉS MÓDSZER Elemző munkám során főként a generátorok magasságát meghatározó a szélprofilokkal, s a generátorok energiatermelését leginkább befolyásoló széljellemzőkkel foglalkoztam. Ezek bizonyítására számos helyen, több hónapon esetenként éven keresztül végzett mérések során széles adatbázist hoztunk létre. Ezen adathalmazt az alábbi mérésekből kaptuk: - számos, egyedileg kivitelezett saját mérésekből, - az Országos Meteorológiai Szolgálat mérési adataiból, - egyéb, hosszú távú mérések adataiból, és - a jelenleg is üzemelő kulcsi és mosonszolnoki szélerőművek adataiból. A mérések során a speciális szélmérő berendezések másodpercenkénti szélsebességértékeket és szélirányokat mérnek, majd ezen adatokból a digitális adatfeldolgozó egység 10 perces átlagértéket és ezek szórásait rögzíti. Az adatbázis adattárolásának fe jléce hónap, nap, év óra, perc v (átlag) dm/s v (m ax) dm/s v (m in) dm/s σ s v (átlag) dm/s v (m ax) dm/s v (m in ) dm/s σ s szélirány o -ban Időpont Anem om éter 50 m Anem om éter 25 m Szélirány A B C D E F G H I J K L 12/13/01 00/10 26 29 24 0 24 27 20 1 257 0 12/13/01 00/20 29 32 25 1 26 29 21 1 260 0 12/13/01 00/30 29 32 26 1 25 28 22 1 259 5 12/13/01 00/40 27 29 24 1 22 25 17 1 262 0 12/13/01 00/50 27 31 25 1 23 26 20 1 265 9 12/13/01 01/00 27 29 24 1 22 26 18 1 267 0 12/13/01 01/10 27 30 23 1 22 26 19 1 268 6 12/13/01 01/20 25 27 23 1 21 24 17 1 271 6 12/13/01 01/30 24 27 21 0 19 22 17 0 277 9 σ s = az adatok szórása (standard szórás) %-ban σ s Az elemző munka a rögzített adatok kiolvasása után kezdődik. A hatalmas adatmennyiséget számítógépen saját magam által írt programok (makrók) és a mérőkhöz tartozó célszoftverek segítségével értékeltem ki. Az így kapott összefüggések és diagrammok nyújtottak táppontot az egyes összefüggések megfogalmazásához. A mérések során az alábbi mérőműszereket álltak rendelkezésünkre: - kanalas szélsebességmérő, az ún. anemométer, - szélirányjelző, - digitális, számítógéppel kiolvasható adatfeldolgozó és rögzítő egység, napelemes feszültségellátással, - Sodar rendszerű akusztikus szélmérő mely az OMSZ tulajdonában van. 5

A műszerek elhelyezésére használtunk többek között: - áttelepíthető segédállványos mérőállványt, - áttelepíthető teleszkópos mérőállványt, - áttelepíthető rácsos szerkezetű, mászható mérőállvány, illetve - a helyszínen már meglévő egyéb műtárgyakat, mint pl. GSM torony, kémény, víztorony. a) b) c) 1. ábra A mérőműszerek elhelyezése a) segédállványos, teleszkópos csőtorony, b) rácsos, mászható torony csúcsa az érzékelőkkel, c) adatgyűjtő, napelemek 6

Az elemzésekhez használt főbb összefüggések: Weibull-féle eloszlásfüggvény (%) f ( v) = k c v c k 1 e v c k (1) Rayleigh-féle eloszlásfüggvény (%) f ( v) = Hellmann magassági korrekció (m/s) v 2 h = v 1 h π v 2 2 1 2 v á e α π v 4 v á 2 (2) (3) Generátor teljesítmény (kw) ρ 3 Pn = ηe A2vn (4) 2 Az évi várható energiatermelés (kwh/év) E = P t = ná év K F P 8760 n (5) A mérések az ország teljes területén a mai napig folynak. Az elemző munkát folytatni kell, hogy még tisztább képet kapjunk a hazai lehetőségekről, s megalkotható legyen a nagyobb pontosságú magyarországi széltérkép. 7

3. ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK ÖSSZEFOGLALÁSA, TÉZISEK 3.1 A mérések főbb eredményei Az egyes célok eléréséhez sokirányú elemzést végeztem. Ezek közül a tézispontjaimnak megfelelő sorrendben mutatok be példákat a trendek, összefüggések meghatározására, amelyek nyilván nem reprezentálják a teljes adatbázist, amely 10 perces, napi, heti, havi és éves adatsorokból áll össze. 1. Tézishez: A számított és várható átlagos szélsebesség mérőhelyenként különféle időtartamokra kiszámításra kerültek: Eloszlásfüggvények 0,18 0,16 0,14 gyakoriság 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 v (m/s) Eredeti Rayleigh féle eloszlásfüggvény Weibull féle eloszlás függvény 2. ábra A szélsebesség átlagértékeinek eloszlása az év folyamán 8

Átlagos szélsebességek alakulása 6 5 v_átl (m/s) 4 3 2 1 y = 0,0001x 4 + 0,0096x 3-0,2257x 2 + 1,2581x + 2,3954 R 2 = 0,7744 0 jan febr márc ápr máj jún júl aug szept okt nov dec idő v_átl Polinom. (v_átl) 3. ábra A szélsebesség átlagértékeinek trendje az év folyamán 2. Tézishez: A Hellmann összefüggés α tényezőjének alakulása a mérési helyeken, a mért és kalkulált értékek (α) 9 0,70 8 0,60 7 6 0,50 (m/s) 5 4 0,40 0,30 3 2 0,20 1 0,10 0 - Béb Hárskút Inota Kisigmánd Kiskunfélegyháza Kiskunhalas Köröshegy Ostffyasszonyfa Sopron Sződliget Törökbálint Zalaszentiván Mért sebesség-felső (m/s) Sebesség 100 m-en (m/s) alfa (kitevő) 4. ábra Mért és számított adatok az ország különböző tájain, igen eltérő orográfiai viszonyok között. 9

350 A szélsebesség és a magasság öszefüggése 300 250 H (m) 200 150 100 50-0 2 4 6 v (m/s) 8 Budapest Paks Erk 5. ábra A szélprofil (hosszabbtávú mérési eredmények alapján) három orográfiailag eltérő területén az országnak 3. Tézishez: Az Hellmann tényező α (szélprofil) változása a napszakok folyamán Az alfa alakulás egy nap folyamán - 4 hónap adatai alapján 0,5000 y = -2E-08x 4 + 7E-06x 3-0,0006x 2 + 0,015x + 0,274 R 2 = 0,9324 0,4000 Alfa korrekciós tnyező 0,3000 0,2000 0,1000 0,0000 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00-0,1000 1 nap február március április május átlag Polinom. (átlag) 6. ábra Az alfa tényező alakulása egy nap folyamán, négy hónap adatait összegezve. Jól követhető a napszakonkénti változás, mely trend tipikusnak mondható. 10

10 percenkénti átlagos teljesítmények alakulása 1 nap folyamán - fél év adatai alapján 400 350 Átlagos teljesítmény (kw) 300 250 200 150 100 50 0 00:00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 óra Féléves átlag január február március április május június Polinom. (Féléves átlag) 7. ábra 10 percenkénti átlagteljesítmények alakulása 1 nap folyamán, fél év adatait összegezve. Jól látható, hogy a déli, kora délutáni órákban várható a nagyobb energiatermelés. 4. Tézishez Az ország gazdaságos energiatermelésre alkalmas területei, a méréseinkkel kontrolálva a konzorcium számításai alapján. 8. ábra Magyarország széltérképe 100m magasságban. 11

5. Tézishez: A szélirány és energiatermelés összefüggései Szélirány és energiatermelés (%), Erk, 2003. 12 1 25 20 2 11 15 10 5 3 10 0 4 9 5 8 6 7 Szélirány (%) Energiatermelés (%) 9. ábra A szektorok szerinti fő szélirányok és a szektorok szerint várható energiatermelés Szélirány és energiatermelés összefüggése (Erk, 2003) Energiatermelés (%) 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 y = 1,0277x - 0,2299 R 2 = 0,8965-0 5 10 15 20 Szélirány (%) 10. ábra A szélirány és a várható energiatermelés összefüggése (éves átlagokból szektorok szerint) 12

6. Tézishez: Az alfa értékének változása az év folyamán v (m/s) Szélsebesség átlagértékek és a magassági korrekciós tényező alakulása egy év során 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 (hét) (alfa) 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0-0,05-0,1-0,15 v (40 m) v (30m) alfa Polinom. (alfa) Polinom. (v (30m)) 11. ábra Kedvező topográfiájú, jelentős felületi súrlódást nem okozó mezőgazdasági művelés alatt lévő területen a felső és alsó anemométerekkel mért heti átlagsebességek és az azonos időtartamra számított α értékek (Hellmann kitevők) évi alakulása. 7. Tézishez: A szélpotenciál összehasonlítása az ország területén, a jelenleg már működő szélerőművek adatainak felhasználásával. 160 000 140 000 Szélerőművek (Kulcs, Mosonszolnok) 2004. 12 11 Energiatermelés (kwh) 120 000 100 000 80 000 60 000 40 000 20 000 10 9 8 7 6 5 Átlagsebesség (m/s) 0 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 2004. Mszolnok energia Kulcs energia Mszolnok v_átl Kulcs v_átl Polinom. (Kulcs energia) Polinom. (Mszolnok energia) Polinom. (Kulcs v_átl) Polinom. (Mszolnok v_átl) 12. ábra Kulcsi és a mosonszolnoki erőművek (Enercon, E40, 600 kw n ) termelése 2004. év folyamán. 13 4

3.2 Új tudományos eredmények, tézisek 1. A helyi (földrajzi koordinátákkal meghatározott) energia célú szélméréssel és a meteorológiai szolgálat (térségben mért) hagyományos klimatológiai (több éves) adatainak megfelelő célú feldolgozása révén a vonatkozó időszakra jellemző szél átlagos energia tartalomtól függően - a szélerőművekkel várható villamos energiatermelés (a generátorjellemzők ismeretében) Magyarországon is kellő pontossággal (3-7%) prognosztizálható. Elemzésem szerint az év során a várható átlagos szélsebesség értékeit és az éves energiatermelést (heti, vagy havi adatsorokból), mind a prognózisokban, mind a működő erőművekben negyedik fokú polinomok jól leírják. (R 2 > 0,6). 2. Adott helyszínre, nagyobb magasságokra (100-150 m) az átlagos szélsebesség, ill. a szélprofil számításához, a Hellmann összefüggés α tényezőjének meghatározása szükséges, de csak akkor használható fel, ha a mérési pont közvetlen környezetében zavartalanok az áramlási viszonyok. Magyarországon a kedvező szélpotenciált mutató területeken az α tényező értéke 25-60 m magassági tartományok között 0,2-0,5-re adódik. Éves mérési adatokból számított α tényező értékére a topográfiai és a felületi érdességi viszonyok meghatározóbbak, mint az adott terület légköri szélklímája (az α tényező értékében a helyi érdességtől függően 20-70 %-os az eltérés). A magyarországi topográfiai és felületi súrlódási viszonyok alapján a kiegyenlítődés átlagosan 50 m felszín feletti magasságban következik be, s ezért a beruházásokat megalapozó szélmérések csak ennél nagyobb magasságban (felső anemométer) szolgáltatnak kellő pontosságú eredményt a prognózisok készítéséhez. 3. Az energetikai szélmérések alapján az átlagos szélsebességekkel meghatározott szélprofil legnagyobb eltérése a napszakok változása folyamán adódik, a déli órákban a legkisebb az α tényező értéke (α 0,0 0,1), s ekkor a leginkább kiegyenlített az áramlás. Az éjszakai órákban az α tényező értéke a magasság függvényében jelentősen növekszik (2-3 szoros érték, éves átlagban), s kevésbé kiegyenlített az áramlat. Az általam vizsgált tartományban (25-85m), napközben a magasabban lévő a nagyobb-, s az alacsonyabban lévő kisebb sebességi tartományok az 50-60m magasságban lévő kiegyenlítődési zónához húzódnak. Vagyis napközben főként 13.00-16.00 óra között egymáshoz közelednek, az áramlatok egyenletesebbek, az éjszakai órákban (főként 22.00-02.00 óra között) a sebességtartomány kitágul. Jelenleg Magyarországon üzemelő, vízszintes tengelyű szélerőművekkel, éves átlagban, a déli órákban várható nagyobb energiatermelés. Ezt a hazai szélerőműveknél végzett energetikai mérések igazolták. A korlátozott magasságú anemométeres méréseinkből levont következtetést, 30-150 m magasságok között, az akusztikus SODAR mérések részben igazolták. 14

4. A több helyen végzett méréseim szerint (SZIE konzorciumi munkacsoporttal együttműködve) magyarországi viszonyok között (felület, szélklíma) a szélerőművektől kedvező eredményt csak 100 m fölötti generátor magasságban várható. Az országnak több területe van, ahol a szélpotenciál gazdaságos energiatermelést tesz lehetővé, vagyis a H >100 m gondola magasságban, a v a > 6,0 m/s. 5. A nagyobb változatosságot mutató orográfiai területeken a későbbi szélpark modellezések alapját szolgáló szélmérési adatbázist, csak nagyobb magasságokban, több ponton elhelyezett anemométerek (min. 3 db, 50-90 m magassági tartományban) szolgáltatnak. Az éves várható energiatermelés kalkulációjához az α tényező magassági változását az összes mért szélirányra vetítve átlagosan, de szélirányonként (szektoronkénti) is számítani kell, mivel a szélirány és az energiatermelés között statisztikailag biztos összefüggést van. 6. Önmagában a szélirányok és az α tényező, valamint a szélsebességek nagysága és a szélirányok között nincs statisztikailag biztosított összefüggés. A szélsebességek átlagértékének szórása az átlag növekedésével nagyobb. Az α tényező értéke az év során is folyamatosan változik, legmagasabb értéket nyáron az általában alacsonyabb szélsebességekkel rendelkező időszakokban ér el, tehát ekkor kiegyenlítettebb széljárásról beszélhetünk. 7. Az ország több területe is alkalmas szélerőművek telepítésére. Ezt bizonyítják a SZIE GEK konzorciumhoz kapcsolódó több térségre kiterjedt mérései, s ezen mérések, valamint az OMSZ méréseinek egybevetésével készül magyarországi széltérkép is. E prognózist alátámasztja a Kulcson és Mosonszolnokon működő szélerőművek jellemzőinek elemzése is, miszerint a két topográfiailag eltérő és egymástól távolabb eső, de teljesen azonos műszaki paraméterrel rendelkező erőműnél az energiatermelés éves szinten azonos (Eltérés< 4%). 15

4. KÖVETKEZTETÉSEK, JAVASLATOK A disszertációban leírtak és a tézisek alapján kimondható, hogy a szélenergia hasznosítására Magyarország egyes területein komoly lehetőségek nyílnak, melyek nagyban hozzásegít bennünket, hogy 2010-re elérjük a Kiotói szerződésben lerögzített megújuló energiaforrásból előállított villamos energiatermelés 3,6%-os részarányát. A szélgenerátorok telepítésének alkalmas hely kiválasztásához egyik legfontosabb szempont a hosszú távú szélpotenciál prognózis, melyhez elengedhetetlen a diszszertációmban is részletezett mérések elvégzése és a kapott adatok elemzése. A legalább 1 éves mérés illetve az elemző munka hiányában nem lehet pontos képet kapni a helyi szélviszonyokról, a várható energiatermelésről, nem lehet garantálni a megfelelő géptípus kiválasztását. A hosszú távú mérések és elemzések lehetővé teszik a helyi éves széljárás feltérképezését. A mérések és megfigyelések bizonyítják, hogy az átvonuló frontok hatása országos szinten nézve is követhető, kimutatható. Ezek ismeretében az éves várható energiatermelés hazai viszonyok között is jó közelítéssel prognosztizálható. Ezt a már meglévő hazai szélgenerátorok előre jelzett és megtermelt energia adatai is alátámasztják. Ennek tükrében javasolt az együttműködés az OMSZ már meglévő és üzemelő szélmérő hálózatával, ami folyamatos információt szolgáltat a frontok vonulásáról. A kutatásaim bebizonyították, hogy a szélviszonyok feltérképezésénél, a szélből kinyerhető energia prognózisánál nagyobb hangsúlyt kell kapjon az ún. Hellmann (α) tényező vizsgálata. A teljes körű felmérés során a szélsebesség magasságtól illetve az egyes szélirányoktól való összefüggése kimutatható, mely alapvető információ ad a hely alkalmasságáról illetve a megfelelő gép kiválasztásához. A mérési módszereket a hazai viszonyoknak megfelelően alakítottuk ki, a kapott eredmények a magyarországi széljárás sajátosságait tükrözik. A kutatásaink módszereit és eredményeit az Országos Meteorológiai Szolgálattal közös konzorcium keretén belül elkészítendő hazai széltérképnél is alkalmazni fogjuk. A mérések során kifejlesztett és alkalmazott mérőállványok gyártását és telepítését hazai vállalkozók is el tudják végezni, ezen területen nem vagyunk a külföldi szélgenerátor gyártó cégekre utalva. Disszertációmban ajánlást tettem a hazai viszonyok között gazdaságosabban üzemeltethető ún. Pitch rendszerű géptípusok alkalmazására, mivel ezek kisebb széltartományban is termelnek energiát, de villamos energiát nem vesznek fel a hálózatból. Védelmi rendszerük kialakításukból adódóan extrém időjárási viszonyok között is kisebb a sérülés veszélye. 16

5. AZ ÉRTEKEZÉS TÉMAKÖRÉHEZ KAPCSOLÓDÓ PUBLIKÁCIÓK Idegen nyelvű folyóiratban megjelent lektorált cikkek: 1. Tóth L., Horváth G., Tóth G.: The use of wind energy in Hungary. Hungarian Agricultural Engineering, 1998/11. 2. Horváth G., Tóth L., Tóth G.: A computer aided frequency analysis of a wind turbine. Hungarian Agricultural Engineering, 1999/12. 3. Horváth G., Tóth G., Tóth L.: Wind energy analysis in Hungary, Hungarian Agricultural Research, Vol. 11, No 4., 2000. 4. Tóth, L. Horváth, G. Tóth, G. Schrempf, N. Fogarasi, L. (2003): Domestic Experiences of Operating Wind Generators, Hungarian Agricultural Engineering N 16/2003, 63-65p. Idegen nyelvű konferencia kiadványokban megjelent lektorált cikkek: 5. Horváth G., Tóth G., Tóth L.: Available wind energy estimation and its application in Hungary. PhD hallgatók II. Nemzetközi Konferenciája, Miskolci Egyetem, 1999. 6. Horváth G., Tóth G., Tóth L.: Windenergieprojekte und Probleme bei ihrer Verwirklichung in Ungarn. Wind Energie Symposium, St. Pölten, 1999. 7. Horváth G., Tóth L., Szlivka F., Tóth G.: Computer aided site planning of the first Hungarian wind turbine installation. II. Országos Gépészeti Konferencia, BME, 2000. május 25-26. 8. Horváth G., Tóth L., Tóth G., Stelczer B.: A feasibility study for wind turbine installation in Hungary. Deutsche Windenergiekonferenz, Deutsches Windenergie-Institut, Wilmelshaven, 2000. június 7-8. Magyar nyelvű folyóiratban megjelent cikkek: 9. Tóth L., Horváth G., Tóth G.:A szélenergia hasznosítása I. Mezőgazdasági Technika 1998. 2. szám 17

10. Tóth L., Horváth G., Tóth G.:A szélenergia hasznosítása II. Mezőgazdasági Technika 1998. 7. Szám 11. Fogarassy Cs., Tóth G.,: Magyarország biomassza potenciálja napjainkban Mezőgazdasági Technika XXXIX.évfolyam 12. Tóth L. Schrempf N. Tóth G. (2004): A megújuló energiaforrások hasznosítása az EU elvárások tükrében, Mezőgazdasági Technika, XLV. évf. 7. szám, 23-26. p. 13. Tóth L. Schrempf N. Tóth G. (2004): A szélenergiát hasznosító berendezések, Áram és Technológia, III. évf. 3. szám, 37-40. p. 14. Tóth L. Schrempf N. Tóth G. (2004): A szél jellemzése, várható energiatermelés, Áram és Technológia, III. évf. 4. szám, 34-37. p. 15. Tóth L. Schrempf N. Tóth G. (2004): A villamos szélerőgépek működése, Áram és Technológia, III. évf. 5-6. szám, 32-36. p. 16. Tóth L. Schrempf N. Tóth G. (2004): A szélerőmű környezeti hatásai, Áram és Technológia, III. évf. 7-8. szám, 23-27. p. Magyar nyelvű konferencia kiadványokban megjelent cikkek: 17. Tóth G.: Szélgenerátorok Magyarországi alkalmazhatóságának vizsgálata, Tudományos Diákköri Konferencia, 1998. 18. Tóth G.: Szélgenerátorok Magyarországi alkalmazhatóságának vizsgálata, VI. Országos Felsőoktatási Környezettudományi Diákkonferencián, 1998. 19. Fogarassy Cs., Tóth G.: Hazánk biomassza potenciáljának főbb tételei1997- ben, Gödöllői Kutatási és Fejlesztési Tanácskozás, 1998. 20. Fogarassy Cs., Tóth G.: Biomassza 2000-Hu, Nemzetközi Környezetvédelmi Szakmai Diákkonferencia Mezőtúr, 1998. 21. Horváth G., Tóth G., Tóth L.: Szélerőművek létrehozásának magyarországi feltételei. XXIII. Kutatási és fejlesztési tanácskozás, GATE, Gödöllő, 1999. január 19-20. 22. Horváth G., Tóth G., Tóth L.: Szélerőművek létrehozásának magyarországi feltételei. V. Ifjúsági Fórum, PATE, Keszthely, 1999. március 11. 18

23. Horváth G., Tóth L., Tóth G.: Szélgenerátor telepítésének lehetőségei Magyarországon. Agrárinformatika 99, DATE, Debrecen, 1999. augusztus 26. 24. Horváth G., Tóth L., Tóth G.: A szélgenerátor oszlop dinamikai elemzése végeselem módszerrel. XXIV. Kutatási és fejlesztési tanácskozás, SZIE, Gödöllő, 2000. január 18-19. 25. Horváth G., Tóth G., Tóth L.: A hazai energia célú széltérkép elkészítésének feltételei. XXIV. Kutatási és fejlesztési tanácskozás, SZIE, Gödöllő, 2000. január 18-19. 26. Horváth G., Tóth G., Tóth L.: A szélgenerátor oszlop dinamikai elemzése számítógépes áramlástani modellezéssel. Fiatal Műszakiak Tudományos Ülésszaka, Kolozsvár, 2000. március 24-25 27. Tóth L. Schrempf N. Tóth G. (2004): Szélmérés, széltérkép, tervezésgyakorlat, II. ENERG expo Nemzetközi Energetikai Szakkiállítás és Konferencia, Debrecen, 28-30 p. 28. Tóth L. Schrempf N. Tóth G. (2004): A szélenergia hasznosítása és a mezőgazdaság, IV. Alföldi Tudományos Tájgazdálkodási Napok, Mezőtúr, 21-22. p., CD 29. Tóth G. Schrempf N. Tóth L. (2005): Energiaprognózisok ellenőrzése üzemi tapasztalatokkal, MTA AMB, K+F Tanácskozás Nr. 29 Gödöllő, (megjelenés alatt) Poszterek 30. Tóth L. Horváth G. Tóth G. Schrempf N. (2003): Szélerőművek létesítése Magyarországon; MTA AMB, K+F Tanácskozás Nr. 27 Gödöllő, 3. kötet 166-171. p. 245. p. 31. Tóth L. Szlivka F. Balló B. Tóth G. Schrempf N. (2004): Szélsebességmérők kalibrálására alkalmas szélcsatorna fejlesztése; MTA AMB, K+F Tanácskozás Nr. 28 Gödöllő, 4. kötet 417-421 p. 32. Szlivka F. Keszthelyi I. Tóth L. Tóth G. Schrempf N. (2004): Axiális ventilátor mérésére alkalmas mérőberendezés fejlesztése a Szent István Egyetemen, MTA AMB, K+F Tanácskozás Nr. 28 Gödöllő, 4. kötet 422-426. p. 19

33. Tóth G. Schrempf N. Tóth L. (2005): A szélenergia prognosztizálása, üzemi tapasztalatok, MTA AMB, K + F Tanácskozása Nr. 29 Gödöllő, Magyar nyelvű könyv/jegyzet, -részlet 34. Sembery P., Tóth L., Horváth G., Tóth G.: Magyarország széltérképének elkészítéséhez megalapozó mérések és kutatások., Jelentés, Földművelési és Vidékfejlesztési Minisztérium, Országos Területfejlesztési Központ, Témaszám: OKFP/83/1999. 35. Tóth L. Horváth G. (2003): Alternatív energia, Szélmotorok, szélgenerátorok, Szaktudás Kiadó Ház, Budapest, 93-124. p., 281-321. p. 20