Archiwum dla Styczeń, 2013

W rozporządzeniu w sprawie obowiązku zakupu energii elektrycznej i cieplnej ze źródeł niekonwencjonalnych oraz zakresu tego obowiązku z dnia 15 grudnia 2000 [12], zobowiązano zakłady energetyczne do zakupu energii elektrycznej bez narzucania z góry ustalonej ceny za tą energię. Stwierdza się w nim również, iż wypełnienie obowiązku zakupu energii z OŹE wystąpi wtedy, gdy „udział ilości energii elektrycznej wytworzonej w źródłach niekonwencjonalnych i odnawialnych w wykonanej całkowitej rocznej sprzedaży energii elektrycznej przez dane przedsiębiorstwo energetyczne wynosi nie mniej niż:

  a) 2,4% w 2001 r.,

  b) 2,5 % w 2002 r.,

  c) 2,65 % w 2003 r.,

  d) 2,85 % w 2004 r.,

  e) 3,1% w 2005 r.,

  f) 3,6 % w 2006 r.,

  g) 4,2% w 2007 r.,

  h) 5,0% w 2008 r.   

   i) 6,0% w 2009 r.,

   j) 7,5% w 2010 r. i latach następnych ”[22].

 

Nowe rozporządzenie weszło w życie z dniem 1 stycznia 2001 r.

Reklamy

Inwestor, chcąc rozpoczęcia procedurę administracyjną przyłączenia elektrowni wiatrowej do sieci przesyłowej, musi wystąpić do odpowiedniego dla danej lokalizacji Zakładu Energetycznego z wnioskiem o wydanie warunków przyłączenia do sieci. Podstawową sprawą jest w tym przypadku posiadanie przez inwestora prawa do użytkowania lub dysponowania obiektem lub ziemią, na której ma powstać inwestycja. Wniosek taki składa się zazwyczaj na gotowym formularzu. Dodatkowo dla elektrowni wiatrowej wymaga się załącznika, w którym przedstawiane są podstawowe parametry elektrowni.

W obecnie obowiązującym rozporządzeniu o przyłączeniu do sieci [21] zobowiązuje się inwestorów do przedstawienia ekspertyzy wpływu elektrowni wiatrowej na system elektroenergetyczny. W praktyce sprowadza się to do udokumentowania, że EWi nie obniża jakości energii w sieci, poniżej określonych w tym rozporządzeniu wartości. Warunki przyłączenia elektrowni wiatrowej do sieci przesyłowej są ważne tylko 2 lata. Ponieważ zdarza się, że od złożenia wniosku do zawarcia umowy o przyłączeniu upłynie więcej niż 2 lata, zaleca się inwestorom aby odpowiednio wcześnie składali wniosek o przedłużenie ważności wydanych warunków przyłączenia do sieci elektroenergetycznej. Siłownie wiatrowe zalicza się do II grupy przyłączeniowej, tj. do podmiotów podłączanych bezpośrednio do sieci rozdzielczej o napięciu znamionowym 110 kV oraz podmiotów podłączanych do sieci rozdzielczej, które wymagają dostawy energii elektrycznej o parametrach innych niż standardowe albo podmiotów posiadających własne siłownie wiatrowe.

Szczegółowe warunki jakie musi spełniać wniosek o przyłączenie do sieci elektroenergetycznej zawarto we wspomnianym już wcześniej Rozporządzeniu Ministra Gospodarki w sprawie szczegółowych warunków przyłączenia podmiotów do sieci energetycznych [21]. Warunki przyznania koncesji dla II grupy przyłączeniowej wydaje się w ciągu 3 miesięcy od dnia złożenia wniosku i obowiązują przez 2 lata. Wnioskodawca otrzymuje projekt umowy o przyłączeniu wraz z obowiązującymi go warunkami. Zawarcie umowy o przyłączenie do sieci pozwala rozpocząć prace projektowe i budowlano-montażowe oraz ich finansowanie na określonych w umowie zasadach.

Procedury uzyskiwania zezwoleń znacznie uprościła Rezolucja Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z 8 lipca 1999 r.w sprawie wzrostu wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych [10]. W dokumencie tym stwierdza się, że użytkowanie OŹE może umożliwić osiągnięcie szeregu korzyści ekologicznych oraz gospodarczych. Uznano również wzrost wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych za istotny element rozwoju państwa. Dostrzeżono jednocześnie konieczność likwidacji wielu barier, istniejących w bezpośrednim polityczno-gospodarczym otoczeniu energetyki odnawialnej, a hamujących wzrost wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych. Z przedstawionych w Rezolucji propozycji najważniejszą dla energetyki wiatrowej zawarto w punkcie czwartym, dotyczącym „stworzenia warunków prawnych i finansowych do aktywnego uczestnictwa podmiotów gospodarczych, samorządów, organizacji pozarządowych oraz osób fizycznych w rozwoju energetyki odnawialnej, z uwzględnieniem specyfiki tego sektora, opierającego się głównie na instalacjach małych rozproszonych” [10]. Dochodzimy bowiem do bardzo ważnego wniosku, że rozwój energii odnawialnej, w tym wiatrowej, ma szanse jedynie w ujęciu mikro, co globalnie może przysłużyć się rozwojowi w skali makro.

Najprostszym podziałem EWi jest rozgraniczenie na siłownie pracujące na sieć wydzieloną i podłączone do sieci energetycznej. Aby budować siłownie na skalę przemysłową konieczne są odpowiednie środki finansowe, które przerastają możliwości polskich biznesmenów. Dodatkowo, na większym obszarze naszego kraju, nie posiadamy aż tak korzystnego pod względem energetycznym wiatru, aby opłacalne było instalowanie ogromnych ferm wiatrowych. A przecież inwestując chcemy czerpać korzyści.

Zastanowił mnie fakt, że podczas moich badań dotarłam do wielu zakładów energetycznych i żaden z nich nie wykazywał entuzjazmu, czy chociażby zainteresowania, zakupem energii pozyskanej z OŹE. Sytuacje może zmienić uruchomienie krajowej giełdy energii. Niestety nie będzie to zmiana radykalna, gdyż w Polsce istnieje tylko jedna firma będąca w stanie transportować energię, tj. Polskie Sieci Energetyczne i niestety, ze zrozumiałych powodów, nie jest ona zainteresowana preferencyjnym traktowaniem wytwórców energii elektrycznej pochodzącej z OŹE. W takiej sytuacji budowanie siłowni na skalę przemysłową ma sens tylko przez zakłady energetyczne i to tylko tam, gdzie są w stanie usytuować inwestycje w miarę blisko swojej lokalnej sieci przesyłowej.

Projekt budowlany musi spełniać pewne, określone w decyzji o warunkach zabudowy i zagospodarowania terenu [18] wymagania. Jego zakres i treść powinny być dostosowane do  charakterystyki obiektu (tj. siłowni wiatrowej) i wielkości skomplikowania robót budowlanych. Projekt budowlany wykonuje osoba posiadająca odpowiednie uprawnienia budowlane. Aby stanowił on podstawę do wydania pozwolenia na budowę, powinien zawierać projekt zagospodarowania działki lub terenu, sporządzony na aktualnej mapie (obejmuje on: określenie granic działki lub terenu, usytuowanie, obrys i układ istniejących i projektowanych obiektów budowlanych, sieć uzbrojenia terenu, układ komunikacyjny, układ zieleni, wskazanie charakterystycznych elementów, wymiarów, rzędnych i wzajemnych   odległości obiektów, w nawiązaniu do istniejącej i projektowanej zabudowy terenów  sąsiednich) oraz projekt architektoniczno-budowlany (opisujący funkcję, formę i konstrukcję obiektu budowlanego, charakterystykę energetyczną i ekologiczną, warunki przyłączenia do sieci elektroenergetycznej, wyniki badań geologiczno-inżynierskich oraz geotechniczne warunki posadowienia obiektów budowlanych).

W polskim prawodawstwie  wszystkie urządzenia mogące pogorszyć stan środowiska lub stanowią zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi i zwierząt, muszą uzyskać certyfikat na znak bezpieczeństwa [15]. Umieszczenie znaku bezpieczeństwa CE na urządzeniu jest równoznaczne z wzięciem na siebie odpowiedzialności prawnej za szkody powstałe w wyniku niezgodnego z przepisami wykonania wyrobu. Badania w tym kierunku przeprowadzają uprawnione jednostki certyfikujące wyroby. Przyznany znak bezpieczeństwa zastrzeżony jest przez Polskie Centrum Badań i Certyfikacji. Procedurze certyfikacji poddać się muszą wszystkie produkty krajowe i pochodzące z importu, znajdujące się w Systematycznym Wykazie Wyrobów (SWW) [16].

Do dnia dzisiejszego w SWW nie umieszczono siłowni wiatrowych, co jest równoznaczne z brakiem obowiązku certyfikacji na znak bezpieczeństwa CE importowanych siłowni wiatrowych. Fakt ten jest niezwykle groźny z punktu widzenia dalszego rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce. Niektórzy inwestorzy bowiem, chcąc stać się właścicielem EWi, „okazyjnie” kupują z zagranicy turbiny z odzysku. Urządzenia te, to najczęściej nie sprzedane w krajach UE siłownie starszych generacji, które zostały zdemontowane w wyniku modernizacji farm wiatrowych, mogą to też być urządzenia nie w pełni sprawne lub oferowane przez upadające fabryki. Po dość krótkim okresie eksploatacji urządzenia te, o niskiej sprawności, nie posiadające gwarancji serwisu ani możliwości zdobycia części zapasowych, stają się źródłem strat dla inwestora. Inwestycje takie, których koszt utrzymania jest większy od wpływów za wyprodukowaną energię, mają negatywny wpływ na rozwój energetyki wiatrowej. Należy się jednak spodziewać, że w najbliższej przyszłości, w świetle planów przystąpienia do Unii Europejskiej, wprowadzony zostanie obowiązek certyfikacji wszystkich maszyn, które będą wprowadzane na polski rynek.

Aspektem wpływającym pozytywnie na powstawanie elektrownii wiatrowych w Polsce jest brak drogi koncesyjnej dla siłowni o mocy poniżej 1MW- wynika to z art.32.1.1. Prawa Energetycznego [11]. W przypadku takich właśnie siłowni, proponowana przez wytwórcę cena energii nie może być wyższa od najwyższej obowiązującej w tym zakładzie energetycznym ceny ustalonej w obowiązującej taryfie dla jednostki energii elektrycznej pobieranej przez odbiorców przyłączonych na niskim napięciu (wynika to z wymowy rozporządzenia Ministra Gospodarki [12]).

Koncesja wydawana jest elektrowniom wiatrowym, lub farmom wiatrowym o mocy powyżej 5MW, przez Urząd Regulacji Energetyki na podstawie złożonego wniosku. Koncesji udziela się wnioskodawcy na czas określony, nie krótszy niż 10 lat i nie dłuższy niż 50 lat. Prezes Urzędu Regulacji Energetyki udziela koncesji jeżeli wnioskodawca, który ma siedzibę lub miejsce zamieszkania na terenie RP, dysponuje środkami finansowymi w wielkości gwarantującej prawidłowe wykonywanie działalności lub potrafi udokumentować możliwość ich uzyskania, ma możliwości techniczne gwarantujące prawidłowe wykonywanie działalności, zapewni zatrudnienie osób o właściwych kwalifikacjach zawodowych, uzyskał decyzję o warunkach zabudowy i zagospodarowania terenu. Szczegółowe informacje o tym, co powinien zawierać wniosek o udzielenie koncesji na wytwarzanie energii elektrycznej, jakie inne warunki musi spełnić wnioskujący oraz kiedy koncesja może być cofnięta można znaleźć w rozdziale 5 Prawa Energetycznego [11].

Ustalenie wysokości ceny zakupu energii elektrycznej w przypadku elektrowni wiatrowej, lub farmy wiatrowej wymagających koncesji, wymaga wystąpienia do Departamentu Taryf w URE z wnioskiem o zatwierdzenie proponowanej przez wytwórcę ceny energii, po której zakład energetyczny będzie ją  kupował (wraz z uzasadnieniem i wyliczeniem tej ceny).

Wiatraki o osi pionowej rozpowszechniły się w Europie dzięki wyprawom krzyżowym organizowanym pod koniec IX w. na Środkowy Wschód. W odróżnieniu od siłowni wiatrowych o osi poziomej wiatraki o osi pionowej nie osiągnęły jednak szczytu swoich możliwości. Mogło to być o tyle trudne, że badania pochłaniają duże koszty, więc łatwiej jest bazować na sprawdzonych rozwiązaniach. Główną zaletą elektrowni o osi pionowej jest brak konieczności naprowadzania na wiatr, a co za tym idzie – znaczne uproszczenie konstrukcji mechanicznej i sterowania. W porównaniu z tradycyjnymi rozwiązaniami stanowią one niewielki procent obecnych instalacji.

prace

Rys. 1. Siłownia wiatrowa Darrieusa o pionowej osi obrotu.[4]

W 1931 roku Francuz  Darrieus skonstruował i opatentował wirnik nazywany obecnie od jego nazwiska (rys. 7). Nie znalazł on jednak szerszego zastosowania, mimo niezbyt złożonej budowy nie wymagającej skomplikowanych układów naprowadzania wirnika na kierunek wiatru, gdyż  wymaga on mechanizmu rozruchowego. W aktualnie stosowanych siłowniach z wirnikiem Darrieusa przy rozruchu pomagają silniki elektryczne.

W Stanach Zjednoczonych w laboratoriach SANDIA NATIONAL LABORATORIES pracowano nad modyfikacją wirnika Darrieusa. Otrzymana konstrukcja zwana EHD charakteryzuje się zwiększonym stosunkiem wysokości do średnicy. Wyniki mówiły same za siebie: siłownia o stosunku wysokości do średnicy 2,8 i średnicy 17 m dawała moc 300 kW.

Kolejną odmianą wirnika Darrieusa jest H-Darrieus o kształcie litery „H”. Wyposażony on jest  w proste, pionowo posadowione łopaty wirnika i osiąga wymiary zbliżone do turbin tradycyjnych. Model ten wyposażony został w układ odśrodkowego regulatora kąta natarcia łopat.

Kolejnym technologicznym rozwiązaniem siłowni wiatrowej o pionowej osi obrotu jest turbina Savoniusa. Przekrój poprzeczny dwułopatowego wirnika tego typu wraz z przepływem powietrza zamieszono na rysunkach 2 i 3.

2

Rys. 2. Działanie wirnika typu Savoniusa [3]

3

Rys. 3. Wirnik typu Savoniusa w przekroju [3]

Wirniki typu Savoniusa charakteryzują się prostotą konstrukcji i dużym momentem startowym, umożliwiającym pracę przy bardzo niskich prędkościach wiatru. Ważne jest również to, że przy odpowiednim wykonaniu wirnik ten jest w stanie przetrwać wiatr o prędkości ok. 60 m/s. Do wad zalicza się niską sprawność, a co za tym idzie wymagane duże wymiary dla uzyskania określonej mocy. Zasada działania tego wirnika opiera się na wykorzystaniu siły parcia wiatru oraz  siły nośnej. Ze względu na stosunkowo duży moment startowy wirniki tego typu wykorzystuje się do napędzania pomp wodnych.

Istnieją zmodyfikowane wersje tego wirnika. Przykładem może być „świderkowa” turbina fińskiej firmy WINDSIDE (Rys. 4.).

4

Rys. 4. Konstrukcja małego wiatraka firmy WINDSIDE. [3]

Zaletami tego typu rozwiązań akcentowanymi przez ich producenta jest zdolność do przetrwania silnych wiatrów, oraz wykorzystanie siły wiatru nawet od 1,5 m/s. Dodatkowo turbiny tego typu w odróżnieniu od tradycyjnych wiatraków nie wytwarzają prawie żadnych dźwięków.  Siłownie tego typu już przy powierzchni natarcia powietrza 2 m2  osiągają moc 50 W przy prędkości wiatru 6 m/s. Całkowita masa takiej siłowni wiatrowej wynosi 200 kg. Napęd z wirnika przenoszony jest bezpośrednio na prądnicę, nie stosuje się tutaj przekładni zębatych. Dzięki temu siłownie te są stosunkowo lekkie i niedrogie. Zaleta ta pozwala instalować je na już użytkowanych obiektach, budynkach, wieżach itp.

Stworzenie pierwszego opisu konstrukcji wiatraka o poziomej osi obrotu datuje się na 1105 rok. Ten typ wiatraka, upowszechniony w XIV wieku, okazał się znacznie wydajniejszy od perskiego – horyzontalnego. Siłownie wiatrowe o poziomej osi obrotu posiadają za sobą długą historię. Jest to układ nazywany klasycznym, składający się z wirnika o różnej ilości łopat (zależnej od rodzaju projektu) osadzonego na wale głównym (rys. 6.). Wał główny przekazuje napęd do przekładni zębatej, a ta do generatora (w przypadku elektrowni) lub innego urządzenia zasilanego energią mechaniczną np. pompa wodna. Cały zespół wału głównego przekładnia oraz generator są połączone razem  i stanowią zwarty zespół napędowy umieszczony w gondoli na poduszkach wibroizolacyjnych. Gondola jest samonośną konstrukcją wsporczą dla zespołu napędowego. Gondola jest osadzona najczęściej na teflonowym łożysku wieńcowym, umożliwiającym jej obrót wokół wieży przy pomocy elektronicznych serwomechanizmów. Wirnik może znajdować się po stronie nawietrznej, jak i zawietrznej. Obydwa rozwiązania są stosowane w zależności od potrzeb. Pierwsze rozwiązanie stosuje się przy większych konstrukcjach, gdzie zastosowano układ elektronicznego naprowadzania na kierunek wiatru lub ster aerodynamiczny, wtedy wirnik pracuje przy równomiernym obciążeniu. Drugie rozwiązanie raczej stosuje się przy małych siłowniach, gdzie nie ma systemu naprowadzania na kierunek wiatru (elektronicznego czy też aerodynamicznego). Jego wadą jest powstawanie pola silnych turbulencji tuż za wieżą co powoduje niekorzystne zjawiska wpływające na łopatki wirnika. Pionierem w dziedzinie poziomych siłowni wiatrowych był Duńczyk – inżynier Paul le Cour. W 1890 roku rozpoczął on budowę elektrowni wiatrowych z prądnicami prądu stałego, wymyślił sposób stabilizacji prędkości obrotowej wirnika oraz akumulował wytwarzaną energię wykorzystując proces elektrolizy wody, której produktem był wodór.

prace

Rys. 1. Budowa siłowni o poziomej osi obrotu: 1 – skrzydło wirnika, 2 – piasta wirnika, 3 –   gondola, 4 – anemometr, 5 – wieża. [3]