Energetyka, muzyka i publicystyka.
Grzegorz Kwiecień. Prywatna strona autora.

 

Mapa witryny
Poprzedni
Następny

Wiatraki. Podstawy wiedzy.

Jak nie donosi Prezes Polskiego Stowarzyszenia Energetyki Wiatrowej pan Janusz Gajowiecki w dniu dzisiejszym rekordu mocy wiatraków nie było.

Albowiem w chwili rozpoczęcia pracy nad tym tekstem (28.09.2022 g. 18:00) moc wiatraków wyniosła zaledwie 524 MW spośród 7660 MW mocy zainstalowanej.

Bo dziś był dzień, jak co dzień.

Wielką niegodziwością jest nagłaśnianie chwilowych rekordów wiatraków, skoro szara rzeczywistość jest zupełnie inna.

Jak już wiemy z artykułu Świat wykresów uporządkowanych osiągi procesów silnie zmiennych najlepiej na takich właśnie wykresach oceniać, co polecamy poniżej.

Na rysunku 6.1 przedstawia się roczny uporządkowany wykres generacji wiatrowych w Polsce za rok 2021, wykonany na danych godzinowych PSE.

Na przemiotowym rys. 6.1 pokazuje się także podstawowe dane charakteryzujące wiatraki w Polsce za rok 2021:
-moc zainstalowana wg. wykazu URE na dzień 30.06.2022 wyniosła 7660 MW,
-moc max odnotowana 20.11.2021 wyniosła 6383 MW,
-moc średnia na produkcji rocznej 1741 MW,
-moc minimalna 22 MW.

Nas interesują oczywiście możliwości biznesowe, czyli średnia moc na produkcji, i jak widać 1741 MW stanowi zaledwie 27 % mocy osiągalnej, oraz niecałe 23 % mocy zainstalowanej.

Są to oczywiście z pkt. widzenia biznesowego fatalne parametry techniczno ekonomiczne, choć oczywiście nie tak złe, jak w przypadku fotowoltaiki. Przedsiębiorcy zawsze zależy na właściwym wykorzystaniu potencjału produkcyjnego, najlepiej na 102 %, ale realne wsk. wykorzystania do 92 % są osiągane w elektrowniach sterowalnych, zarówno na biomasie, węglu, jak i atomie. To zawsze powoduje, że koszty stałe rozkładane są na większą produkcję i finalnie obniża cenę, pomimo kosztów materiałowych / paliwa.

Na rysunku 6.2. tenże sam roczny uporządkowany wykres generacji wiatru 2021 PL, ale w wartościach względnych w procentach mocy osiągalnej.

Na uwagę zasługuje wyjątkowo niekorzystny z pkt. widzenia technicznego i biznesowego sam kształt uporządkowanej krzywej generacji.

Wiatraki pracują z mocą powyżej średniej przez 3432 h, rok ma 8760 godzin. I taka

właśnie proporcja determinuje prawdopodobieństwo wystąpienia sytuacji korzystnych do niekorzystnych pod każdym względem.

Z tej proporcji wynika, że wiatraki znacznie częściej podbijają cenę na giełdzie, niż obniżają, a także znacznie częściej (patrząc z pozycji "ekologów") nie zajmują się "ratowaniem klimatu" i wpuszczają na rynek "węgiel". Jest to zdeterminowane przez naturę, Boga (jak kto woli), generalnie nie mieszkamy na ryczących czterdziestkach, nawet Ustka to nie przylądek Horn. Bez wykresów i mądrości autora chyba każdy wie, że solidnie wieje tylko w czasie przechodzenia frontów atmosferycznych. Oczywiście każdy, oprócz ekologów. Wiemy to intuicyjnie, a tym bardziej było wiadomo od pierwszych instalacji próbnych sprzed 20 lat. A mimo to piekło polityki klimatycznej rozpętano właśnie w oparciu o wiatraki.

Ale przeciętny czas pracy z mocą średnią to jeszcze nie wszystko, co musimy wiedzieć. Z obciążeniem na poziomie 2/3 mocy osiągalnej wiatraki pracują tylko przez 686 h w roku.

Na rys. 6.2 "pierwsze od góry" 1000 MW zajmuje zaledwie 141 godzin w roku i jest to tak mało, że autor podarował sobie zaznaczanie na wykresie - za ciasno, trzecia kreska zeszpeciłaby tylko rysunek. Powtórzmy: bulimy za budowę 7660 MW, moc 6383 MW osiągamy przez jedną godzinę w roku, a w ogóle powyżej 5383 MW osiągamy tylko przez 141 h/a. Powyżej 2/3 mocy pracujemy przez 686 h/a, średnio pracujemy z mocą 1/3, poniżej średniej pracujemy przez 5328 h/a.

Budowa wiatraków to zawsze budowa wielkiego, niewykorzystanego majątku, płacimy za stanie. Antyteza ekonomii. Tym bardziej trudno sobie wyobrazić ekonomiczną sensowność urządzeń do przejmowania nadwyżki OZE, np. elektrolizerni.

Pierwsza nadwyżka 1000 MW pojawi się przez 141 h/a - to płaćcie elektrolizerni za stanie przez 8619 h/a, ale płaćcie ze swoich!

Na rys.6.3 mamy porównanie wykresów uporządkowanych dla Niemiec za 2021 dla wiatru (oba rodzaje) oraz fotowoltaiki. Faktem jest, że wiatraki rozwinęły się w 20 lat przed fotowoltaiką i słusznie. Ich osiągi są co prawda marne (wsk. wykorzystania mocy osiągalnej 27,6%, ale nie tak marne, jak fotowoltaiki 14,7% mocy osiągalnej). Na rysunku pole produkcji fotowoltaiki nieco niezdarnie zaznaczono kolorem żółtym i niebieskim na przemian, sorry za niedopracowanie, ale pole produkcji 15% od pola 28% odróżnić umie każdy. Mimo całej krytyki wiatraki są dwa razy lepsze od fotowoltaiki.

Czy czymś różnią się względne osiągi wiatraków w Polsce i w Niemczech? Patrz rysunek 6.4 - te osiągi niczym się nie różnią. W obu krajach wiatraki są tak samo złe.

Oba kraje (PL i DE) są nizinne, z małymi możliwościami produkcji w hydoelektrowniach na terenach górskich tylko na południu.

W Polsce wsk. wykorzystania mocy osiągalnej 27,2% w Niemczch 27,6% - to jest to samo. Autor przez jakiś czas się łudził, że skoro w Polsce zaczynamy później od Niemiec, to być może skorzystamy z postępu techniki i zbudujemy lepsze wiatraki, ale (jak się okazuje) powtórzyliśmy wszystkie błędy niemieckie.

W kwestii wiatraków bardzo wiele nam powie porównanie wiatraków morskich i lądowych, patrz rys.6.5. Mamy tu roczne, uporządkowane osiągi obu porównywanych rodzajów wiatraków niemieckich, na danych godzinych ENTSOE za rok 2021.

Dla wiatraków morskich roczny wskaźnik wykorzystania mocy osiagalnej wyniósł 38%, dla lądowych 24%.

Przypomnienie: autor posługuje się mocą osiągalną, zamiast zainstalowaną, co ma wady i zalety. Zawyża osiągi źródeł OZE, ale pomija możność manipulacji, ponieważ w przypadku wiatraków nie da się ustalić, czy ubytek mocy wystąpił z powodu braku wiatru, czy też zatajono ubytki awaryjne.

Niski, niskosprawny wiatrak śródlądowy postawiony w każdej bezwietrznej gminie, w której wójt chciał uzyskać jakąś korzyść, majątkową lub propagandową nie ma żadnego znaczenia biznesowego i ekologicznego.

Wiatrak lądowy to może wygląda romantycznie w westernach, ale do efektywnej realizacji celów (ekonomia / ekologia) się nie nadaje. Notabene wiatrak w westernach służył do pompowania wody i był obudowany wystarczająco pojemnym systemem magazynowym. Wodę w ilościach do picia dla ludzi, krów i lokomotyw gromadzić umiemy, tu obowiązuje inny przelicznik, niż w przypadku prądu elektrycznego.

Także i w Polsce nie brakuje przykładów pracy wizjonerów marzących o "darmowej"

energii. Ta dziwna tarcza za kombajnem na zdjęciu z Rębielic Królewskich to przykład zdumiewającej konstrukcji pod względem mechanicznym. 54 m wysokości, 32 m średnicy, wykonane przez zdolnego mechanika ze wsi. Z wycinków prasowych można się dowiedzieć, że właściciel zmarł, że żal, że nie wyszło, a jednak trzeba jasno powiedzieć, że nie mogło. Niestety, pracować trzeba w zespole, zdolny mechanik to za mało, tu nie można się skarżyć, że "mechanicznie dobrze, ale nie było odpowiedniej prądnicy", etc. bo tłumaczeń zwykle jest dużo. Sam nic nie zrobisz. Nawet genialne XIX wieczne wynalazki najczęściej jednak były efektem pracy zespołu ludzi.

Zapewne każdy słyszał, jakim zielonym światem ułudy mamili was "ekolodzy", znamy to. Miały być samowystarczalne gminy zasilane ekologicznie darmowym prądem, miała być pionowa turbinka Kowalskiego w każdej gminie, a wyszło jak zawsze: wielkoskalowe nadmorskie farmy wiatrowe budowane przez giga korporacje typu Siemens z dodatkiem Samsunga.

Kiedyś, a dokładnie wtedy, kiedy cena zielonych certyfikatów spadła z 300 do 30 zł za MWh autor z niemałym zdziwieniem przeczytał na pewnym zawodowym forum tekst, że w takim razie trzeba będzie zacząć budować takie wiatraki, żeby się opłaciło. Takie z wieżami po 230 m, i zlokalizowane tylko tam, gdzie dobrze wieje. Święte słowa.

To dlaczego zatem wcześniej nie budowano wiatraków, które mogły się opłacić bez dotacji? Czemu miał służyć etap budowy wiatraków niezdolnych do realizacji celów? Budujmy szybko "bo ziemia płonie"? Takimi tekstami to może rzucać Greta, biznes tak nie działa.

A co, wcześniej wyższych wiatraków się nie dało zbudować? Wieża Eiffla ma 330 m. Zbudowano w czasach bez AUTOCADA, umiemy budować wieże o wysokości 230 m. Nie było takich prądnic? Skądże, mamy generatory po 1000 MW, żaden problem zrobić maszynę dla wiatraka 8 MW. Nie znano teorii aerodynamiki? Skądże znowu, podstawy rozwiązano analitycznie w czasach bez szybkich komputerów. Saturn V poleciał na księżyc z komputerem o wydajności, którą dzisiaj mają kluczyki do samochodu.

Wydajnych wiatraków nie budowano, bo po co, skoro dotacje same leciały. Po co się wysilać, ponosić ryzyko projektowe, skoro jest kasa, niezależnie od tego, czy wiatrak stoi, czy leży, wsparcie dla OZE się należy.

Bardzo dużo w tym winy działaczy pokroju Grety (namawianie do szybkiego budowania, byle czego) i doktryny neoliberalnej zakładającej, że wystarczy uruchomić zachęty, a biznesmeni sami się zmodernizują. A akurat nie zrobili tego, dotacje zniszczyły rynek (żeby było śmieszniej, odpowiedź podaje ta sama doktryna neoliberalna).

Większe szanse były, aby zbudować lepsze wiatraki za pomocą programu rządowego (dotujemy eksperymentalną konstrukcję 3 sztuk wiatraków, dwie się połamią, trzecią wdrażamy i realizujemy cele klimatyczne ze znacznie lepszym efektem).

Zamiast dotować całą zieloną energię, dotowalibyśmy tylko poligon doświadczalny, a potem, jeśli wiatraki takie dobre, to niech walczą na prawdziwym rynku z prawdziwą konkurencją.

Dla nowych wiatraków morskich obiecuje się wsk. wykorzystania mocy zainstalowanej osiągający powyżej 50 %. Ale jednak dla realnych osiągów niemieckich za rok 2021 ustalono, że wyniósł on tylko 38 %.

Wyjaśnienie znajdziemy w znakomitych pracach profesora Gordona Hughesa ze Szkoły Ekonomii Uniwersytetu w Edynburgu, który analizuje dane dotyczące branży wiatrowej niemal od początku jej istnienia. Dobre streszczenie mamy pod adresem [1], tu podamy cytat chyba najbardziej znamienny:

"W przypadku morskiej turbiny wiatrowej spadek może nastąpić od znormalizowanego współczynnika obciążenia wynoszącego 55% w pierwszym roku eksploatacji do zaledwie 33% w dwunastym roku eksploatacji."

Krótko: erozja. Wiatraki na morzu b.szybko ulegają zużyciu, a naprawa na morzu zawsze będzie wymagała ciężkiej pracy górnika wiatrowego nie wiele lżejszej od ciężkiej pracy górnika podziemnego.

Czytaj dalej: Wiatraki. Walory (nie) estetyczne. 01.10.2022.