Nemzetközi szélenergia tendenciák, forrásbevonási lehetőségek és külföldi jó gyakorlatok a szélenergia területén Bíróné Dr. Kircsi Andrea, DE egyetemi adjunktus Dr. Tóth Péter, egyetemi docens SZE IV. Észak-Alföldi Önkormányzati Energia Nap Nyíregyháza, 2013. június 6.
Szükséges tennünk a éghajlatváltozás ellen! Az energiaszektor nagy részben felelős az üvegházhatású gáz kibocsátás növekedéséért 2013. májusában a CO 2 légköri koncentrációja elérte a 400ppm-et Manua Loa (Hawaii) állomáson. IPCC AR4 szerint a várható T: 1.1-6 o C 2071-2100-ra EU célkitűzése: ne haladjuk meg 2 o C-ot!
Miért szél? Növekvő energiaigény az egész világon Szén-dioxid-mentes energiatermelési mód Klímaváltozás elleni küzdelem része! Leggyorsabban és relatívan legkisebb befektetéssel megvalósítható erőművek sorába tartoznak a szélerőművek Hozzájárul az energiatermelés diverzifikálásához, az energiabiztonság növeléséhez Szélenergia ipar kedvező társadalmi-gazdasági hatásai: 2008-ban 400000 embert foglalkoztatott direkt, vagy indirekt módon (EWEA, 2009 január Wind at Work)
Éves átlagos szélsebesség 80m magasságban a Földön 5x5km 4
Ipari méretű szélenergia hasznosítás Nem MEH engedélyköteles <500kW MEH Engedélyköteles >500kW MEH Engedélyköteles <50MW Szélerőműpark Villamosenergia-termelés Közép- vagy nagyfeszültségű hálózatra csatlakozik 5
Szélerőművek jellemző tulajdonságai Szélerőmű karakterisztika <terjedelem>, tipikus érték Névleges teljesítmény (MW) <0.85-6.0>, 3.0 Rotor átmérő (m) <58-130>, 90 Fajlagos névleges teljesítmény (W/m2) <300-500>, 470 Kapacitás tényező (%) onshore/offshore <18-40> / <30-45> Kihasználási óraszám (h) onshore/offshore <1600-3500> / <2600-4000> Fajlagos éves energiatermelés (kwh/m2/év) <600-1500> Technikai rendelkezésre állás (%) <95-99>, 97.5 Grid report, 2010 6
Szélenergia hasznosítás rekordere 2007 Enercon E-126 első 7.5MW szélturbina Rated power: 7,500 kw Rotor diameter: 127 m Hub height: 135 m http://www.enercon.de/en-en/66.htm
Szélerőmű parkok jellemző tulajdonságai Szélerőmű park karakterisztika Névleges teljesítmény (MW) <1.5-500> <terjedelem>, tipikus érték Szélerőművek száma 1 néhány 100 Fajlagos teljesítmény hányad ( MW/km2) offshore Fajlagos teljesítmény hányad ( MW/km2) onshore <6-10> <10-15> Kapacitás tényező (%) onshore/offshore <18-40> / <30-45> Kihasználási óraszám (h) onshore/offshore <1600-3500>/<2600-4000> Fajlagos éves energiatermelés (GWh/km2/év) onshore Fajlagos éves energiatermelés (GWh/km2/év) offshore <30 40 > <20 50 > Technikai rendelkezésre állás (%) <95-99>, 97 Grid report, 2010 8
Legnagyobb offshore szélfarm 2012 február Walney wind farm 367MW 2012 február Walney wind farm 367MW 102 Siemens SWT-3.6 2012-2013 London Array 1000MW Területe 100km 2 175db szélerőmű 2db offshore alállomás, 1db szárazföldi alállomás 450km tengeri vezeték 630MW villamosenergia termelés - 480,000 háztartás energiafogyasztása 925,000 t CO 2 megtakarítás http://www.telegraph.co.uk/earth/earthnews/9071998/worlds-biggest-offshore-wind-farm-opensoff-britain-as-new-minister-admits-high-cost.html 9
Összesített szélerőmű-kapacitás a világon 1996-2012 között Forrás: GWEC, 2013 10
Évente épült szélerőmű-kapacitás a világban 1996-2012 Forrás: GWEC, 2013 11
Évente épült szélerőmű-kapacitás régiónként 2003-2012 Forrás: GWEC, 2013 12
Szélenergia hasznosítás Európában EU27 összesített szélerőmű kapacitása 2011 végén 105.7GW. 2012 évi szárazföldi telepítésekben Németország és Olaszország volt jelentős, offshore kapacitásokban UK. A növekedés megállt Franciaországban és Spanyolországban. 2012-ben meglévő szélerőművek egy normál szeles évben EU bruttó végső energiafelhasználás 7%-át képesek fedezni. EWEA, 2013 13
Szélenergia hasznosítás Európában 2012-ben összesen Európában 11,6GW szélerőmű épült, ebből 1166 MW offshore szélerőmű. EWEA, 2013 14
EWEA, 2013 Offshore részarányának változása (MW) EU szélenergia piacán 2001-2012
EU27-ben 2012-ben telepített szélerőmű kapacitások megoszlása EWEA, 2013 16
Szélenergia hasznosítás Európában EU12 1. 2. 3. 4. Számottevő fejlesztések voltak 2012-ben az alábbi EU12 országokban: 1. Románia +950MW, 2. Lengyelország +884MW, 3.Bulgária +131MW EWEA, 2013 alapján 17
Megújuló energiaforrások felhasználása 2010 és 2020-ban 19
Szélerőművek földrajzi helyzete 172 db szélerőmű 329,325MW MSZET, 2011 20
Évente telepített szélerőmű kapacitás Magyarországon (MW) MSZET, 2012 21
Expected and realized wind capacity [MW] Tényleges és NCST-ben tervezett jövő a szélerőmű-kapacitásra és a szélből termelt áramra Expected and relized electricity from wind [GWh} 800 1545 1377 1404 1450 1483 1504 700 1303 1600 1400 600 1150 1200 500 929 1000 400 692 692 768 800 300 508 625 600 200 289 400 100 0 205 107 39 4 5 10 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 200 0 Expected wind capacity in NREAP until 2020 MW Expected RES-E production from wind in NREAP until 2020 GWh Realized wind capacity MW Realized RES-E production from wind GWh 22
A szélenergiából termelt villamos energia részaránya 2012-ben az EU-ban EWEA, 2013
A szélenergiából termelt villamos energia részarányának várható változása - EU EWEA, 2011 24
2020-as szélenergia vállalások teljesítéséhez szükséges évente telepítendő szélerőmű kapacitások Magyarország 2020-ra 750MW építését vállalta. Évente átlagosan 60-90MW építése lenne kívánatos. EWEA, 2011
Az EU27 országainak nemzeti cselekvési tervei által becsült és a ténylegesen várható szélerőmű-kapacitás változás Wind Power Barometer EUROBSERV ER 2013. febr
Szélenergia hasznosító berendezések fejlődése Egyre nagyobb oszlopmagasság Egyre nagyobb rotorlapát-átmérő, nagyobb felület Egyre nagyobb teljesítményű berendezések több termelhető energia 400-500 háztartásnak elegendő energia 100-200 háztartásnak elegendő energia 1 háztartásnak elegendő energia http://siteresources.worldbank.org/exteapastae/images/wind-turbine-capacity.gif
Háztartási méretű szélenergia hasznosító kiserőmű Szigetüzemű (nap-szélenergia hasznosító) rendszer Kombinált szélgenerátor rendszer (pl: elektromos vízszivattyú, utcai lámpa) Villamos energiatermelés - kisfeszültségű hálózatra csatlakozik (<1kV) Csatlakozási teljesítménye egy csatlakozási ponton < 50 kva Hálózatra csatlakozó akkumulátor nélküli rendszer Hálózatra csatlakozó akkumulátoros rendszer 28
Szigetüzemű rendszer elvi felépítése NAPELEMMODULOK TÖLTÉS SZABÁLYOZÓ BENZIN-DIESEL ÁRAMFEJLESZTŐ SZÉLGENERÁTOR TÖLTÉS SZABÁLYOZÓ DC KÖZPONT AKKUMULÁTORBANK 230V-os VÁLTAKOZÓ ÁRAMÚ FOGYASZTÓK 12 V-os EGYEN- ÁRAMÚ FOGYASZTÓK
Szigetüzemű rendszerek Zalaegerszeg http://nyirokowatt.hu/termekeink.html Gúta Szélgenerátor 5kW WRB tárolókapacitással 30
Kombinált szélgenerátor rendszerek http://www.zkenergy.com/product/zms/308.html 31
Hálózatra csatlakozó rendszer 32
Szélerőgépek : mechanikai hasznosítás http://nyirokowatt.hu/termekeink.html 33
Háztartási méretű szélgenerátorok telepítési szempontjai Rendelkezésre álló fajlagos szélteljesítmény meghatározása Tipikus hiba: A szélpotenciált gyakran felülbecslik A szükséges költségeket alulbecslik Az ismeretlen szélpotenciál mérése, elemzése NEM felesleges! 34
Háztartási méretű szélgenerátorok telepítési szempontjai Hasznosító berendezés kiválasztása 1. A szélgenerátorok mérete illeszkedjen az elvárt energiaigényhez 2. A biztonság elsődleges! 3. Környezetei hatások értékelése különösen zaj 4. Szélpotenciál meghatározza, milyen generátort érdemes választanunk 35
Háztartási méretű szélgenerátorok telepítési szempontjai Szélgenerátor helyszínének kiválasztása 36
Háztartási méretű szélgenerátorok telepítési szempontjai Szélgenerátor helyszínének kiválasztása 37
Háztartási méretű szélgenerátorok IEC 61400-2 szabvány szerint a rotor által felület <200m 2 Névleges kapacitás <50kW WWEA 2011 végén legkevesebb 730 000db SWT üzemelt 576MW installált kapacitás világszerte 225 MW 500 000db Kínában, 198MW USA, UK, Kanada, Németo. Japan 38 http://www.windspireenergy.com WWEA, 2013
Háztartási méretű szélgenerátor gyártó cégek alapításának üteme WWEA, 2013 39
Kis szélgenerátorok jövője 2020-ig 5GW WWEA, 2013 40
Köszönjük megtisztelő figyelmüket! tothpkircsi.andrea@science.unideb.hu @sze.hu http://www.mszet.hu 43