MAIN PUBLICATION :



Home » Kopsavilkums » I daļa. Tehnoloģija

I daļa. Tehnoloģija

I daļā ir izskatīti visi vēja industrijas tehnoloģijas, kas visās jomās ātri virzās uz priekšu, aspekti. Mēs esam daudz uzzinājuši, bet daudz vēl ir jāuzzina kā pamatālajā meteoroloģijas zinātnē, tā arī aerodinamikā, materiālzinātnē un tādās ļoti praktiskās jomās kā tehniskās apkopes stratēģijas, vēja fermu konstrukcijas un elektrotīklu plānošana. Ir izstrādātas, bet nav izmēģinātas alternatīvās un nopietnas izskatīšanas vērtās vēja fermu konstrukcijas. Šo sējuma daļu mēs veltīsim vēja enerģijas tehnoloģiju pamatu, tagadējā stāvokļa un nākotnes iespēju aprakstam.

Vēja resursu vērtēšana

Pastāv sen iedibinātas metodes kā paveikt vēja resursu novērtēšanu. I.1. sadaļā tiek aprakstīta vēju resursu vērtēšana lielām platībām, kad jānosaka vēja resursi veselā reģionā, kā arī šādu resursu intensīvākās izpausmes zonas pētāmā reģiona teritorijā. Šādi vērtējot, nosaka arī vēja resursus un enerģijas ražošanas iespējas atsevišķās vietās. Nav iespējams pārvērtēt to, cik būtiska ir enerģijas ražošanas iespēju vērtēšanas precizitāte gan projekta izstrādātājam, gan projektu finansējošām organizācijām. Šajā sadaļā tiek paskaidroti daudzi faktori, kas ietekmē enerģijas ražošanu.

S.3. zīmējums. Eiropas vēju atlass, sauszemē

Avots: Garrad Hassan

I.2. sadaļā ir arī izskatīti prognozēšanas jautājumi, jo prognozēšana šodien ir ļoti svarīga vēja industrijas sastāvdaļa. Atkarībā no elektrības tirgus struktūras, projekta īpašnieks vai enerģijas pircējs var iegūt nozīmīgus finansiālos labumus no precīzām vēja ražīguma prognozēm. Prognozēšana ir nepieciešama arī to elektrisko sistēmu operatoriem, kurās vēja tehnoloģiju iekļūšana ražošanas procesā sasniedz augstu līmeni, lai viņiem būtu iespēja optimizēt sistēmu ekspluatāciju.

Vēja turbīnu tehnoloģija

Industrijas strauja virzīšanās uz priekšu vislabāk saskatāma vēju turbīnu tehnoloģijas jomā. I.3. sadaļā ir parādīts, cik ārkārtīgi ātri ir attīstījušies turbīnas izmērs, jauda un konstrukcija: vislabākais apliecinājums tam ir fakts, ka 20 gadu laikā rūpniecisko turbīnu izmērs ir kļuvis 100 reizes lielāks (S.4. zīmējums). Var likties, ka vēja turbīna ir ļoti vienkārša mašīna, bet pastāv dažas pamatālas prasības, kas padara šo inženierzinātnes nozari unikālu:

  • Šai mašīnai ir jāstrādā kā spēkstacijai bez personāla un jādod elektrības tīklā ne tikai vienkārša enerģija;
  • Vēja lielumi mainās diapazonos no dažām sekundēm līdz gadiem, ievieš nenoteiktību visā, sākot no mehāniskās slodzes līdz enerģijas ražošanai;
  • Izmantojamai tehnoloģijai ir jābūt konkurētspējīgai salīdzinājumā gan ar citiem atjaunojamās enerģijas veidiem, gan ar tradicionālajiem enerģijas izstrādes paņēmieniem.

S.4. zīmējums. Rūpniecisko vēja turbīnu konstrukciju izmēra palielināšana

Avots: Garrad Hassan

I.3. sadaļā ir iztirzāta vēja turbīnu konstrukcijas evolūcija un tiek paskaidrots, kāpēc pašlaik dominē trīsspārnu, pret vēju nostādītas, mainīgā ātruma, ar  regulējamo spārnu slīpumu turbīnas. Galvenie konstrukcijas izstrādes dzinēji šodien ir savietojamība ar esošo tīklu, enerģijas pašizmaksas (kas nozīme arī drošumu), akustiskās emisijas, ārējais izskats un piemērotība vietējiem instalācijas apstākļiem. 

Tomēr, vēl joprojām ir daudz neatrisinātu tehnisko jautājumu. Šobrīd tiek izmantotas šādas lielās turbīnas:

  • Liela diametra koncepcijas, maza ātruma ģeneratori;
  • Liela ātruma ģeneratoru ar pārnesumu kārbu koncepcijas;
  • Starpposma risinājumi ar vidēja ātruma ģeneratoriem un reducētiem pārnesumiem.

Lai cik pārsteidzoši tas neizklausītos, bet optimālais vēja turbīnu izmērs “standarta” sauszemes vēja fermām vēl nav noteikts. Sadaļā tiek paskaidrotas dažas no pastāvošajām tehniskajām problēmām un apskatītas dažas radikāli alternatīvās koncepcijas.

Vēja fermas konstrukcija

I.4. sadaļā ir aprakstīts, kādā veidā vēja turbīnas tiek apvienotas grupās – vēja fermās, kā arī paskaidrots kādi faktori ietekmē fermas izvietojumu un kā ceļ vēja fermas. Vēja fermas konstrukcijai ir kritiska nozīme izmaksu samazināšanas un projekta sabiedriskās akceptācijas ziņā gan sauszemes, gan krasta vēja projektiem, it īpaši tāpēc, ka dažas jaunas instalācijas tagad aizņem vairāk vietas, nekā tradicionālās elektriskās enerģijas ražotnes.

Vēju turbīnu sakārtošana vēja fermās viennozīmīgi ietekmē ne tikai enerģijas ražošanas rezultātu, bet arī ārējo konstrukciju izskatu un trokšņa līmeni, kādu ir jācieš tuvumā dzīvojošiem cilvēkiem. Sadaļas materiāli paskaidro kā, pateicoties speciāli vēja industrijas vajadzībām izstrādātajai programmatūrai, var uzlabot fermas izkārtojumu, ņemot vērā pastāvošos ierobežojumus.

Sadaļā tiek apskatīti arī tādi svarīgi jautājumi kā “ārējais aprīkojums”, t.i., vispārējie būvniecības objekti un elektriskās instalācijas. Realizējot projektus visdažādākos apstākļos, vēja industrija gūst pieredzi un rodas skaidra izpratne par izmaksām un citiem svarīgiem saistītiem jautājumiem, tostarp arī par to, ka riski nedrīkst būt lielāki par citiem salīdzināma izmēra būvniecības vai spēkstaciju riskiem.

Krasta vēja enerģija

I.5. sadaļā runa iet par krasta vējiem, turpinot tēmas, kas jau tika izskatītas I.2., I.3. un I.4. sadaļās attiecībā uz sauszemes vējiem. Neskatoties uz to, ka šis tirgus šobrīd ir krietni mazāks nekā sauszemes vēju tirgus, dažās valstīs uz to balstās enerģētikas politikas un tam pareģo panākumiem bagātu nākotni. Krasta vēja tirgum piemīt krietni lielāka mēroga un augstāki riski nekā sauszemes tirgus projektiem un izskatās, ka šo projektu izstrādē un realizēšanā piedalīsies vairākas organizācijas. Šajā nozarē turbīnu instalēšanai tika izstrādāti speciāli kuģi un speciālas tehnoloģijas, bet galvenā problēma, kas ietekmē izmaksu, piemērotības un drošības jautājumus, ir izrādījusies šāda: kā piekļūt jūrā izvērstajām turbīnām.

Šeit arī pašu turbīnu tehnoloģija atšķiras no sauszemes projektiem: pastāv svarīgi iemesli kādēļ turbīnu izmēram jābūt ievērojami lielākam. Šajā tirgū mēdz izmantot 5 MW un lielākas turbīnas. Ņemot vērā jūras un sauszemes vides atšķirības un īpaši stingras drošuma prasības, parādās detalizētākās atšķirības arī tehnoloģiju ziņā. Ļoti iespējams, ka jūras vēju tirgū drīz parādīsies patiešām novatoriski risinājumi salīdzinājumā ar sauszemes konstrukcijām. Šīs sadaļas nobeigumā mēs apskatām dažas novatoriskas koncepcijas, piemēram, peldošās turbīnas.

Mazās vēja turbīnas

Turbīnu izmēra plašā diapazona otrā galā atrodas mazās un īpaši mazās vēja turbīnas, kuras izmanto dažādām ļoti specifiskām vajadzībām; šīm turbīnām ir veltīti I.6. sadaļas materiāli. Mazā izmēra turbīnu konstrukciju attīstību nosaka gan tādas tradicionālās vajadzības kā lauku reģionu elektrifikācija un enerģijas piegāde izolētām savrupmājām, kuģiem, telekomunikāciju instalācijām, gan pieaugošā enerģijas ražošanas pieprasījuma perspektīva mikroinstalācijām urbanizācijas apstākļos. Uzlabotās konstrukcijas, savukārt, uzlabos šīs apakšnozares ekonomiku. Turklāt, pieaugošās degvielas cenas veicina attīstību arī tādās stingro tehnisko prasību jomās kā vēja-dīzeļa sistēmas ar augstu vēja enerģijas iekļūšanas līmeni. Tirgu diapazons ir ļoti plašs un katram tirgum piemīt savas raksturīgās īpašības, kas nozīmē, ka mazo turbīnu sfēra izrāda daudz lielāku dažādību, nekā tradicionālās lielās turbīnas. Daudziem no šiem tirgiem ir patiešām izcils izaugsmes potenciāls.

Pētījumi un attīstība

I.7. sadaļa veltīta pētījumu un attīstības (R&D) pasākumiem vēja tehnoloģiju jomā. Būtu ļoti nepareizi domāt, ka vēja enerģētika ir labi pārdomāta tehnoloģija, kas var atļaut samazināt R&D atvelētos tēriņus un laiku. Bez tam, Eiropas notēmētie 20 procenti, kuri ir jānodrošina no atjaunojamās enerģijas avotiem, nosprauž speciālistiem jaunus uzdevumus. Savā nesen publicētajā Stratēģisko pētījumu programmā1 Eiropas vēja enerģētikas tehnoloģiju platforma (TPWind forums) piedāvā ļoti ambiciozu redzējumu nākotnes Eiropai. Šajā redzējumā līdz 2030. gadam vēja enerģētikai ir 300 GW bāze, kas apmierina 28 procentus no visa ES elektrības patēriņa. Turklāt, savos nākotnes plānos TPWind forums kā apakšmērķi iekļauj arī krasta vēja enerģētiku, kurai līdz 2030. gadam ir jāpārklāj 10 procentus no kopējās ES patērētās elektrības. Kā starpposma atzīme ir ieplānota 40GW jaudas ieviešana ekspluatācijā līdz 2020.gadam, un tas ir uz šodien instalētā 1GW fona.

TPWind vēja enerģētikas nākotnes redzējuma veiksmīgai īstenošanai dzīvē ir nepieciešami nopietni R&D pasākumi. Šajā sakarībā TPWind forums ir iedibinājis R&D prioritātes sava “vēja enerģētika 2030” redzējuma realizācijai. Tika identificētas četras tematiskās zonas:

1. vēja apstākļi;

2. vēja turbīnu tehnoloģija;

3. vēja enerģētikas integrācija;

4. instalāciju izvēršana un ekspluatācija jūras zonā.

Lai varētu realizēt TPWind 2030. gada perspektīvu un nodrošināt vēja enerģētikas liela mēroga izvēršanu, būtiska nozīme ir atbalstam, kādu varētu sniegt stabils un skaidri definēts tirgus, izstrādāta politiku un regulējošās likumdošanas vide. Tirgus ieviešanas stratēģija (Market Deployment Strategy), citu mērķu starpā, iekļauj sevī arī izmaksu samazināšanu un efektīvu vēja enerģētikas integrāciju dabiskajā apkārtējā vidē.

Vislielāko problēmu šajā jomā sagādā R&D pasākumu finansēšana. Patiesi, visi šodienas ES R&D pasākumi vēja enerģētikas jomā ir viennozīmīgi nepietiekoši, lai nodrošinātu Eiropas izvēlēto mērķu sasniegšanu attiecībā uz atjaunojamās enerģijas daļu kopējā enerģētiskajā produktā un lai izpildītu Lisabonā atrunātos izaugsmes un nodarbinātības uzdevumus.

Pati galvenā loma te pieder visas Eiropas ieguldījumam. Stratēģiskais enerģētikas tehnoloģiju plāns (SET-Plan) paredz veselu virkni instrumentu šīs situācijas atrisināšanai, piemēram, Eiropas Industriālās iniciatīvas (European Industrial Initiatives), kur viena no sastāvdaļām ir arī Eiropas Vēja iniciatīva (European Wind Initiative).

  Sitemap | Partners | Disclaimer | Contact

coordinated by

EWEA

supported by

Intelligent Energy Europ

The sole responsibility for the content of this webpage lies with the authors. It does not necessarily reflect the opinion of the European Communities. The European Commission is not responsible for any use that maybe made of the information contained therein.