A szélerőművek által a hálózatba táplált villamos energia mennyiségének előrejelzése

Hasonló dokumentumok
Előrejelzett szélsebesség alapján számított teljesítménybecslés statisztikai korrekciójának lehetőségei

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

Energetikai Szakkollégium Egyesület

A Balaton szél keltette vízmozgásainak modellezése

4. Magyar Szélenergia Ipari Workshop és Konferencia

Dr.Tóth László

Nagyfelbontású magassági szélklimatológiai információk dinamikai elıállítása

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

SZÉL A KIMERÍTHETETLEN ENERGIAFORRÁS

Szélenergetikai becslések mérési adatok és modellszámítások alapján

Megújuló energiaforrások BMEGEENAEK Kaszás Csilla

A SZÉLENERGIA HASZNOSÍTÁS HELYZETE

Szélenergia projektek az önkormányzatok részére

Nagyfeszültségű távvezetékek termikus terhelhetőségének dinamikus meghatározása az okos hálózat eszközeivel

Paksi Atomerőmű üzemidő hosszabbítása. 4. melléklet

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

Az éghajlati modellek eredményeinek alkalmazhatósága hatásvizsgálatokban

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

HAZÁNK SZÉLKLÍMÁJA, A SZÉLENERGIA HASZNOSÍTÁSA

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

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

SZÉLTURBINÁKAT TARTALMAZÓ MÉRLEGKÖRÖK KIEGYENLÍTŐ ENERGIA KÖLTSÉGEINEK MINIMALIZÁLÁSA

A Hivatal feladatai a METÁR kapcsán. Bagi Attila főosztályvezető-helyettes október 11.

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

Energiatárolás szerepe a jövő hálózatán

Fotovillamos és fotovillamos-termikus modulok energetikai modellezése

A villamosenergia-termelés szerkezete és jövője

Dr. Stróbl Alajos. ENERGOexpo 2012 Debrecen, szeptember :50 12:20, azaz 30 perc alatt 20 ábra időzítve, animálva

A Magyar Szélenergia Társaság 10. hírlevele

Németország energiadiktatúrája a megújuló villamosenergia termelés tükrében (2015. október)

REGIONÁLIS KLÍMAMODELLEZÉS AZ OMSZ-NÁL. Magyar Tudományos Akadémia szeptember 15. 1

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

Megújuló energiaforrásokkal kapcsolatos hallgatói és oktatói kutatások a BME Villamos Energetika Tanszékének Villamos Művek és Környezet Csoportjában

BUDAPEST VÁROSI HŐSZIGET-HATÁSÁNAK MODELLEZÉSI LEHETŐSÉGEI

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

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

A TERVEZETT M0 ÚTGYŰRŰ ÉSZAKI SZEKTORÁNAK 11. ÉS 10. SZ. FŐUTAK KÖZÖTTI SZAKASZÁN VÁRHATÓ LÉGSZENNYEZETTSÉG

A SZÉL ENERGIÁJÁNAK HASZNOSÍTÁSA Háztartási Méretű Kiserőművek (HMKE)

A városklíma kutatás mai és közeljövőbeli irányai a Debreceni Egyetem Meteorológiai Tanszékén

Védőfilmet az ablakra precíz mérések bizonyítják az energiamegtakarítás mértékét

Megújulóenergia-hasznosítás és a METÁR-szabályozás

A fenntartható energetika kérdései

Mit jelent 410 MW új szélerőmű a rendszerirányításnak?

LOKÁLIS IONOSZFÉRA MODELLEZÉS ÉS ALKALMAZÁSA A GNSS HELYMEGHATÁROZÁSBAN

Szélerőművek. Dr. Kádár Péter Óbudai Egyetem KVK Villamosenergetikai Intézet Óbudai Zöld Szabadegyetem

Divényi Dániel, BME-VET Konzulens: Dr. Dán András 57. MEE Vándorgyűlés, szeptember

SZINOPTIKUS-KLIMATOLÓGIAI VIZSGÁLATOK A MÚLT ÉGHAJLATÁNAK DINAMIKAI ELEMZÉSÉRE

Intelligens beágyazott rendszer üvegházak irányításában

Csapadékmaximum-függvények változása

A nap- és szélerőművek integrálásának kérdései Európában. Dr. habil Göőz Lajos professor emeritus egyetemi magántanár

A szélenergiából villamos energiát termelő erőművek engedélyezése

ÁLATALÁNOS METEOROLÓGIA 2. 01: METEOROLÓGIAI MÉRÉSEK ÉS MEGFIGYELÉSEK

Készítette: Cseresznyés Dóra Környezettan Bsc

A Fóti Élhető Jövő Park kisfeszültségű hálózati szimulátora. MEE Vándorgyűlés Kertész Dávid ELMŰ Nyrt. Sasvári Gergely ELMŰ Nyrt.

A befektetői elvárások gyakorlati megoldásai Kisigmánd Ibedrola szélpark alállomási bővítése

Wind Energy the Facts Integrating wind power in Hungary

A projekt bemutatása és jelentősége a célvárosok számára. Unger János SZTE Éghajlattani és Tájföldrajzi Tanszék

A szélenergia termelés hazai lehetőségei. Dr. Kádár Péter

OMSZ klímaszolgáltatások, rácsponti adatbázisok kialakítása az éghajlati monitoringhoz

Beszámoló a szél- és napenergia-projekt tevékenységéről

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

A villamos energiát termelő erőművekről. EED ÁHO Mérnökiroda

NAPELEMES RENDSZEREK és ALKALMAZÁSUK TERVEZÉS, KIVITELEZÉS. Herbert Ferenc Budapest, 2012.dec. 6. LG

A MEGÚJULÓ ENERGIAPOTENCIÁL EGER TÉRSÉGÉBEN A KLÍMAVÁLTOZÁS TÜKRÉBEN

Ensemble előrejelzések: elméleti és gyakorlati háttér HÁGEL Edit Országos Meteorológiai Szolgálat Numerikus Modellező és Éghajlat-dinamikai Osztály 34

A HŐMÉRSÉKLET ÉS A CSAPADÉK HATÁSA A BÜKK NÖVEKEDÉSÉRE

légszennyező hatásának értékelése városi területen

A LEVEGŐMINŐSÉG ELŐREJELZÉS MODELLEZÉSÉNEK HÁTTERE ÉS GYAKORLATA AZ ORSZÁGOS METEOROLÓGIAI SZOLGÁLATNÁL

Tájékoztató. a Dunán tavaszán várható lefolyási viszonyokról. 1. Az ősz és a tél folyamán a vízgyűjtőre hullott csapadék

Megújuló energia projektek finanszírozása Magyarországon

1. ábra. A szeptemberi teljesítmények változása

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 3. MÉRÉSFELDOLGOZÁS

A VÍZENERGIA POTENCIÁLJÁNAK VÁRHATÓ ALAKULÁSA KLÍMAMODELLEK ALAPJÁN

Barnaszénalapú villamosenergia-előállítás a keletnémet területen

«A» Energetikai gazdaságtan 1. nagy zárthelyi Sajátkezű névaláírás:

Meteorológiai Tudományos Napok 2008 november Kullmann László

A HÓBAN TÁROLT VÍZKÉSZLET MEGHATÁROZÁSA AZ ORSZÁGOS VÍZJELZŐ SZOLGÁLATNÁL február 21.

Klíma- és vízenergia-politika Németországban

Heat Solutions Előrejelzés és optimalizálás a távfűtés szektorban

Towards the optimal energy mix for Hungary október 01. EWEA Workshop. Dr. Hoffmann László Elnök. Balogh Antal Tudományos munkatárs

Szélerőműpark kialakítására alkalmas terület kiválasztása geoinformatikai módszerekkel Csongrád megye példáján

Megújuló energia bázisú, kis léptékű energiarendszer

Villamos hálózati csatlakozás lehetőségei itthon, és az EU-ban

Napenergia-hasznosítás iparági helyzetkép

ÚJ CSALÁDTAG A KLÍMAMODELLEZÉSBEN: a felszíni modellek, mint a városi éghajlati hatásvizsgálatok eszközei

MEGÚJULÓ ENERGIA MÓDSZERTAN CSG STANDARD 1.1-VERZIÓ

Meteorológiai paraméterek hatása a zaj terjedésére Budaörsön az M7-es autópálya térségében

A VÁROSI HŐSZIGET VIZSGÁLATA MODIS ÉS ASTER MÉRÉSEK FELHASZNÁLÁSÁVAL

Confederación Hidrográfica del Ebro AUTOMATA HIDROLÓGIAI INFORMÁCIÓS RENDSZER (A.H.I.R) AZ EBRO FOLYÓ VÍZGYÛJTÕ TERÜLETÉN

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

Az erőművek bővítési lehetőségei közötti választás az exergia-analízis felhasználásával

A nagy hatásfokú hasznos hőigényen alapuló kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés terén elért előrehaladásról Magyarországon

1. Magyarországi INCA-CE továbbképzés

A transznacionális vízgazdálkodás támogatása, a CarpatClim adatbázis. Bihari Zita Éghajlati Osztály, OMSZ

E L Ő T E R J E S Z T É S

A szélenergia hasznosítás legújabb eredményei. MTA ápr. 2.

PannErgy Nyrt. NEGYEDÉVES TERMELÉSI JELENTÉS II. negyedévének időszaka július 15.

DIGITÁLIS TEREPMODELL A TÁJRENDEZÉSBEN

I. BESZÁLLÍTÓI TELJESÍTMÉNYEK ÉRTÉKELÉSE

Átírás:

BME OMIKK ENERGIAELLÁTÁS, ENERGIATAKARÉKOSSÁG VILÁGSZERTE 44. k. 1. sz. 2005. p. 46 52. Energiatermelés, -átalakítás, -szállítás és -szolgáltatás A szélerőművek által a hálózatba táplált villamos energia mennyiségének előrejelzése A számítógépek és a számítógépes modellezés gyors fejlődése korábban elképzelhetetlen eredményeket hoz: a Sowie szimulációs modell segítségével viszonylag nagy pontossággal, 48 órára előre lehet jelezni egyes szélerőművek, vagy akár Európa összes szélerőművének összesített energiatermelését. A modell a Hirlam meteorológiai modell alapadataira támaszkodva és a 35 000 Európában működő szélturbina adatait tartalmazó adatbázis alapján kiszámítja és összegzi minden egyes szélerőmű várható betáplálását. A modellezés precizitására jellemző, hogy képes a szélsebességeket a meteorológiai modell pontjai között vízszintesen, és a levegőrétegek termikus modellezése alapján a turbinák különböző tengelymagasságának megfelelően függőlegesen is interpolálni. A modell kimenő adatai jó egyezést mutatnak gyakorlati mérésekkel. Tárgyszavak: szélerőmű; előrejelzés; energiatermelés. A szélenergiával termelt villamos energia hálózatba való betáplálásának előrejelzésére szolgáló Sowie nevű szimulációs modell alapját a Hirlam ( high resolution limited area model ) időjárás-előrejelző modell nagy térbeli felbontású, háromdimenziós szélsebességi és hőmérsékleti prognózisai képezik. A modell által szolgáltatott, több mint 15 600 pontra érvényes európai szél- és hőmérsékleti adatokat a talajközeli áramlási dinamika törvényszerűségeinek figyelembevételével át kell számítani minden egyes szélerőmű helykoordinátáira és tengelymagasságára. A telephelyi szélviszonyok pontos meghatározásához rendelkezésre áll egy, az összes üzem- 46

ben levő, mintegy 35 000 európai szélturbina telephelyi információit tartalmazó adatbázis. A berendezések teljesítmény-jelleggörbéinek ismeretében kiszámíthatók az egyes erőművek, a régiók energiahozamai és az összeurópai szélenergia-betáplálás 48 órás prognózisa. Előrejelző meteorológiai modell, a szélerőművek adatbázisa Mivel a modellezés és az előrejelzés az egyes erőművekből indul ki, tetszőleges összesítésekre is lehetőség van, így kistérségi, regionális, nemzeti és összeurópai szinten összesített előrejelzéseket is lehet készíteni. Egy-egy szélturbina várható energiatermelésének kiszámítása A numerikus időjárás-előrejelző modelleket a légkör aktuális állapotából kiindulva a fizikai folyamatok részletes leírásával számítják ki. E célra számos európai meteorológiai szolgálat használja a Hirlam-modellt, amely igen nagy, 0,2 o -os vízszintes felbontásának köszönhetően valós képet ad a topográfia által meghatározott háromdimenziós hőmérsékleti és szélsebességprofilról. Ezekből a szélenergiára alapozott villamosenergia-termelés 48 órás prognózisa időben is elég sűrű, 3 órás bontásban készíthető el. A szélerőművek teljesítményének előrejelzéséhez továbbá szükség van az azok legfontosabb adatait tartalmazó adatbázisra: a helyszín koordinátái, a berendezés típusa, a berendezés teljesítmény-jelleggörbéje, a turbinák tengelymagassága, a megengedett szélsebesség. A Hirlam-modell alkalmazásakor annak diszkrét osztású függőleges szélprofilja szükségessé teszi a szélsebesség interpolálását a szélkerékagy magasságában. Minthogy a függőleges szélprofilt a felszínhez közeli légkör hőmérsékleti rétegződése határozza meg, lineárislogaritmikus magassági interpolálást kell végezni. A rétegződés adatai meghatározhatók a Hirlam-modell hőmérsékleti gradienseiből. Emellett vízszintes interpolálásra is szükség van a szélerőművek telephelyének megfelelően a mindenkori teljesítmény kiszámításához. A várható szélsebesség alapján előre jelezhető az erőművek leállítása a viharos szél miatt, valamint a rotorlemezekre fagyó zúzmara is, így az ezekkel járó hozamveszteség is. A háromórás Hirlam-prognózis súlyozott időbeli interpolálásával a várható szélsebességekre egyórás felbontású 48 órás előrejelzések is készíthetőek. 47

A többféle interpoláció alapján minden egyes szélturbinára megkapott szélsebesség-értékekből az adatbázisban tárolt teljesítményjelleggörbék segítségével lehet a várható teljesítményeket megkapni. szakban (2. ábra). A négyzetes középhiba az előrejelzés időtávjával nő, de értéke 48 órás prognózisnál is csak 0,57, ami 0,45 m/s átlagos eltérésnek felel meg, és ez is az előrejelzés megbízhatóságáról tanúskodik. Eredmények, a prognózisok értékelése A prognózisok értékelése kézenfekvő: össze kell hasonlítani azokat a később ténylegesen mért szélsebesség- és betáplált villamos teljesítmény-értékekkel. E célból többek között összehasonlították a két hónapon át, 2003 augusztusától szeptemberig, 10 m magasságban mért és a napi 24 órás előrejelzett szélsebességeket (1. ábra). A statisztikai értékeléshez a több németországi szélparkra vonatkozó számított és szimulált szélsebességekből számtani középértékeket képeztek. A 24 órás előrejelzés átlagosan mindössze 5,5%-kal tért el a mért közepes szélsebességtől. Megvizsgálták a szél előrejelzése minőségének a prognózis időtávjától való függését is. Ehhez az imént említett időszakban kimutatták azt, hogyan változik a 10 m magasságban ural- kodó számított és mért szélsebességek eltéréseinek négyzetes átlaga, a négyzetes középhiba a 0 és 48 óra közötti előrejelzési idő- A tényleges (jelentett) energiahozamoknak és a szélenergiából származó hálózati betáplálások mennyiségi előrejelzésének összehasonlítását szintén több szélerőmű adatainak felhasználásával végezték el, részben egy-egy erőművet, részben az összesített adatokat vizsgálva. Például egy Brandenburg tartomány északi részén, 18 MW beépített teljesítménynyel működő erőműben 2002. okt. 18. és 25. között termelt energia az erősen változó széljárás, tehát nagy napi ingadozások ellenére elfogadható egyezést mutat a prognózisokkal (3. ábra), a korrelációs együttható 78,2%. A nagyobb szimulált értékek annak tulajdoníthatók, hogy a számításból kimaradtak a szélárnyékoló hatások és az üzemi kiesések. A Sowie szimulációs modell alapján ki lehet számítani egész Európára is a széllel termelt villamos energia prognózisát. Az európai szélerőművek összesített teljesítményének 2003. dec. 21. és 23. közötti időgörbéjéről 14 000 MW-os maximális teljesítmény olvasható le, ami a beépített teljesítményhez képest alig 60%-os kihasználásnak felel meg (4. ábra). 48

8 előrejelzés szélsebesség, m/s 6 4 mérés 2 0 2. 4. 6. 8. 10. 12. 14. 16. 18. 20. 22. 24. 26. 28. 30. 1. 3. 5. 7. 9. 11. 13. 15. 17. 19. 21. 23. 25. 27. 29. 2003. augusztus 2003. szeptember 1. ábra 24 órás szélprognózisok átlagos eltérése a mért értékektől 2003 augusztusától szeptemberig a hiba négyzetes középértéke a szélsebesség átlagára normálva 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 az előrejelzés időtávja, h 2. ábra A négyzetes középhiba alakulása az előrejelzési időtávjától függően 48 órán belül (2003 augusztusa és szeptembere közötti napi Hirlam-prognózisok kiértékelése alapján) 49

16 000 14 000 teljesítmény, kw 12 000 10 000 8 000 6 000 4 000 mérés Sowie-modell 2 000 0 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 2002. október 3. ábra A Brandenburgi szélpark 18 turbinájának összesített teljesítménye mért és szimulált értékek összehasonlítása óránkénti felbontásban 16 000 14 000 12 000 teljesítmény, MW 10 000 8 000 6 000 4 000 2 000 0 7 13 19 1 7 13 19 1 közép-európai idő, h 4. ábra A szélenergiából származó összesített európai villamosenergia-termelés 48 órás prognózisa a 2003.12.21 7 órától 2003.12.23 éjjel 1 óráig 50

Következtetések A Sowie szimulációs modell segítségével viszonylag nagy pontossággal, 48 órára előre lehet jelezni egyes szélerőművek, vagy akár Európa összes szélerőművének összesített energiatermelését. A modell a Hirlam meteorológiai modell alapadataira támaszkodva és a 35 000 Európában működő szélturbina adatait tartalmazó adatbázis alapján kiszámítja és öszszegzi minden egyes szélerőmű várható betáplálását. A kísérleti mérések a modellből nyert prognózisok és a valóság jó egyezését adták. A liberalizált villamosenergia-piac viszonyai között ez az előrejelzési lehetőség nagyban elősegítheti mind a szolgáltatók, mind az áramkereskedők munkáját. Irodalom [1] Hänsch, R.; Reitter, B.: Operationelle Vorhersage der europaweiten Windstromeinspeisung. = EW das Magazin für die Energiewirtschaft, 103. k. 10. sz. 2004. máj. p. 52 56. [2] A SOWIE hivatalos honlapja. = http://www.windprognose.de/loesungen/sowie.html Összeállította: Dr. Boros Tiborné Röviden A szélenergia hasznosítása mára már egyre növekvő iparággá vált. A 2002-es évben világszerte 9 milliárd USD volt az új berendezések eladásának forgalma, az éves növekedés üteme 10 15%. A General Electric Co. a szakterület egyik legnagyobb szállítója, szélturbinákból és kapcsolódó berendezésekből 1,3 milliárd USD bevételt könyvelhetett el 2002-ben. Az újabb és újabb műszaki újításokról nemzetközi fejlesztési hálózat gondoskodik a konszernen belül. A cég termékfejlesztési stratégiája e téren eltér a szokásostól, mivel fontos kutatási-fejlesztési feladatokkal a világ számos pontján található szellemi bázisait bízza meg ahelyett, hogy a legfontosabb témákat a központi, USA-beli fejlesztőközpontokba koncentrálná: Kanada: a Peterborough-ban található kutatóhely a generátorok gyártási technológiáját fejleszti; India: A Bangalore-i kutatók a turbinák analitikai modelljeit és fejlesztési segédprogramjait szolgáltatják; Kína: Sanghajban turbina-szimulátorokat dolgoznak ki az új egységek teszteléséhez; Németország: Salzbergenben az áttételeket és hajtóműveket fejlesztik, München pedig az érzékelők és szabályozások fejlesztésének központja. A cég általános személyzeti politikájával összhangban a szakértők egy-egy projektre átköltöznek idegen országokba, ez a multikulturális hatás új gondolkodásmód és megoldások kialakulásának forrása. (Brady, D.: Reaping the wind = Business Week, 2004. október 11.) 51

52