Vēja enerģijas izmantošanas iespējas Latvijā

1. Vēja enerģijas izmantošanas iespējas Latvijā Prof.,Dr.habil.sc.ing. Pēteris Šipkovs Fizikālās enerģētikas institūts Enerģijas resursu laboratorijas vadītājs Rīga, 01.03.2011.

2. Satura radītājs • Enerģijas bilance • Elektroenerģijas piegāde Latvijā • Atjaunojamo energoresursu izmantošana • Vēja enerģijas izmantošana • Vēja enerģijas potenciāls • Vēja enerģijas mērījumi • Vēja iekārtas • Vēja enerģijas izmantošanas ierobēžojumi. Rīga, 01.03.2011.

3. Enerģijas bilance Enerģijas bilances analīze ļauj • novērtēt vai pietiekoši efektīvi tiek izmantota enerģija un energoresursi un • analizēt iespējas piesaistīt modernas tehnoloģijas enerģijas ražošanai un patēriņam • iespēju novērtēt vietējo un atjaunojamo energoresursu izmantošanas tagadējo līmeni un iespējas izmantot tos nākotnē. Rīga, 01.03.2011.

4. Vietēja kurināmā īpatsvars kopēja energoresursu patēriņā Rīga, 01.03.2011.

5. Atjaunojamo energoresursu potenciāls Latvijā Atjaunojamo energoresursu tehniski iespējamo potenciālu nosaka ieguves un pārstrādes iespējas un tehnoloģiskās pārveidošanas iespējas. Rīga, 01.03.2011.

6. Elektroenerģijas piegāde Latvijā Rīga, 01.03.2011.

7. Vēja enerģija Vēja enerģijas parametru – vēja ātruma, vēja virziena mērījumi ir ļoti svarīgi un nepieciešami vēja iekārtu uzstādīšanas optimālām izvietojumam. Vēja enerģijas parametru mērīšanai un apstrādei izmanto speciālas iekārtas, kuras sastāv no devējiem un sistēmblokiem informācijas apstrādei un glabāšanai. Fizikālās Enerģētikas institūts nodarbojas ar šāda veida mērījumiem jau no 1994. gada, kad bija veikti mērījumi ar LOGGER 9200 uz 30 m gara masta, bet ar vēja ģeneratoru izmantošanu kopš 1985. g. Rīga, 01.03.2011.

8. MOBILAIS VĒJA ĀTRUMA MĒRĪŠANAS KOMPLEKSS(uz mēriekārtas LOGGER 9200 bāzes) Komplekss dot iespēju precizēt un noteikt vēja enerģijas parametrus pirms ģeneratoru uzstādīšanas. Tehniskie parametri: 1. Komplekss ļauj noteikt - gaisa temperatūru, vēja ātrumu un virzienu.  2. Mēriekārtu (devēju) skaits - 2 (dažādos augstumos).  3. Mērījuma augstums - 10 m, 28 m.  4. Mērīšanas intervāli - 5, 10, 30, 60 min.  5. Mēriekārtas darbības ilgums - 48 dienas (automātiskā režīmā). Kompleksa aprobācija: 1. Vēja parametru noteikšana Ainažos pirms 2 vēja ģeneratoru ar 600 kW jaudu uzstādīšanas.  2. Vēja parametru noteikšana Irbenē radioteleskopa RT - 32 apkārtnē. Rīga, 01.03.2011.

9. Vēja enerģijas izmantošana Pašlaik Latvijā darbojas 47 vēja turbīnas ar jaudu 27 MW, kas saražo 1,8 % no 2009.gadā Latvijā saražotas elektroenerģijas. Izmantojot mobilo vēja ātruma mērīšanas kompleksu LOGGER Symphonie, veikti vēja parametru mērījumi augstumā līdz 60 metriem. Uz masta ir uzstādīti devēji piecos līmeņos: vēja ātruma, vēja virziena, vēja temperatūras un vēja spiediena mērīšanai. LOGGER Symphonie reģistrējošais bloks ir savienots ar PC. Mērījumi tiek reģistrēti katras 10 sekundes un tiek pierakstīti pēc vidējās vērtības. Rīga, 01.03.2011.

10. Vēja mērījumi uz Ventspilslokatora Rīga, 01.03.2011.

11. Gada vidējo vēja ātrumu 10, 30 un 50 m augstumos, atsevišķos Latvijas rajonos sadalījuma karte Rīga, 01.03.2011.

12. Vēja parametru mērījumu rezultāti pēc to apstrādāšanas ar speciālu datora programmu tiek attēloti grafiku veidā: • Vēja enerģijas blīvuma sadalījums atkarībā no vēja ātruma; • Vēja ātruma izmaiņa stundā par periodu līdz 1 gadam; • Vēja rozes ar virziena norādījumu, kurā vējš attīsta maksimālo enerģiju; • Izmērīto vēja parametru vidējo un maksimālo parametru tabula. Šie pētījumi ļāva izstrādāt Latvijas vēja karti un metodiskos norādījumus vēja agregātu uzstādīšanai. Rīga, 01.03.2011.

13. . Vidējā lieluma vēja ātruma sadalījuma grafiks dažādiem augstumiem izmantojot aproksimācijas veidu , kur Rīga, 01.03.2011.

14. Vēja ātrums dažādos augstumos Rīga, 01.03.2011.

15. Vēja roze ar virziena norādījumu, kurā vējš sasniedz maksimālo enerģiju Rīga, 01.03.2011.

16. Maksimālās un minimālas vēja ātrumu vērtības ar noteiktiem laika parametriem Rīga, 01.03.2011.

17. Ainažu vēja ģeneratoru (2x0,6 MW) elektroenerģijas ražošana Rīga, 01.03.2011.

18. Ainažu vēja stacijas darbība Latvenergo analīze Ainažu vēja stacijas darbības Rīga, 01.03.2011.

19. Asinhronu elektromašīnu teorijā ir atklātas jauno tipu mašīnu īpatnības: • Ģeneratoru abi tinumi (primārais un sekundārais) ir savstarpēji nekustīgi un novietoti uz statora zobiem. • Zobrotors bez tinumiem un katrs zobs atbilst rotora polu pārim. • 3. Polu skaita palielinājums ir panākts bez magnetizēšanas spolu skaita palielinājuma (viena spole uz pavairojuma polu daudzumu), tas novērš zudumus tinumos. Teorētisko pētījumu rezultāti izveido teorētisko bāzi daudzpolu asinhronģeneratoru izstrādei ar polu skaitu līdz 100 (tagad 10). Tas ļauj samazināt ģeneratora griezienu ātrumu, kas ir svarīgi vējģeneratoru sistēmā. Zemapgrieziena daudzpolu asinhronģeneratori dod iespēju bezreduktora iekārtas izpildījumu un tas ļauj ievērojami samazināt iekārtas masu. Tādējādi ir panakta ģeneratora un bezreduktora ģeneratora savienojamība ar tiešo piedziņu no vējģeneratora turbīnas. Rīga, 01.03.2011.

20. Vēja agregātu iekārtu izpēte Izpētīti daudzpolu zemapgrieziena ģeneratori, kurus var plaši pielietot tiešas piedziņas vēja agregātos ar tiešu savienojumu ar vēja turbīnu (bez reduktora). Izpētīti trīs īpaši perspektīvie ģeneratoru tipi: • Sinhronie ģeneratori ar pastāvīgiem magnētiem; • Sinhronie ģeneratori ar mainīgu induktivitāti; • Divkāršas barošanas asinhronie ģeneratori. Rīga, 01.03.2011.

21. Izstrādātas magnētiskā lauka aprēķina programmas ģeneratora šķērsvirziena šķēlumam. Uz magnētiskā lauka analīzes bāzes ir noteikti zobotu ģeneratoru zonu optimālie parametri: izmēri un enkura zobu forma, rotora polu kvantitatīvās attiecības. Magnētiskā lauka ģeneratora šķērsgriezums ar ķemmveida zobotas zonas struktūru. Rīga, 01.03.2011.

22. Pētījumu rezultātā izstrādātas vēja kartes un precizētas ar mērījumiem visā Latvijas teritorijā. Ar LMT panākta vienošanās, lai precizētu vēja kartes izmantojot LMT torņus visā Latvijas teritorijā un tiek izstrādāti jauna tipa ģeneratori, ieviesti praksē un tiek ražoti Ventspils ventilatoru rūpnīcā un RER. Patentēti: • Asinhronais ģenerators • Vējā enerģijas plūsmas sadalījums virs zemes • Sinhronais ģenerators. Rīga, 01.03.2011.

23. Vēja enerģijas izmantošanas plānošanā jārēķinās ar nozīmīgiem ierobežojumiem šā potenciāla izmantošanai: • zemes lietošanas, • ornitoloģiskie, ainaviskie ierobežojumi, • ierobežojumi, kas attiecas uz pieeju elektriskajiem tīkliem un sistēmas stabilai darbības nodrošināšanai, • saskaņā ar sanitārajām normām, kas Latvijā pieņemtas, trokšņu līmenis cilvēku pastāvīgās dzīvesvietās nedrīkst pārsniegt 40 dB. Tas nozīmē, ka VES būvniecība apdzīvotu vietutuvumā nav atļauta. Pēc mūsu mērījumiem VES trokšņu līmenis ir 53 dB (0,6 MW). Rīga, 01.03.2011.

24. Baltijas valstu prognozes vēja enerģijas izmantošanā • Piekrastes teritorijā Igaunijas rietumos VES būvniecība plānota ar jaudu vairāk nekā 600 MW • Latvijā 450 MW VES būvniecība ir paredzēta un 900 MW vēja parks jūras šelfā arī ir plānots. • Lietuvas vēja parkā 2010.g. tiks sasniegta jauda 200 МW, ar mērķi sasniegt 1000 МW. Pēc 2020.g. ir plānots uzsākt darbu jūras šelfa teritorijās. Rīga, 01.03.2011.

25. Līdz 2010. gadam ES paredzēts izmantot alternatīvo enerģiju: • vēja ģeneratorus ar kopējo jaudu 30 GW; • saules baterijas ar kopējo jaudu 3 GWe; • mazas jaudas hidroģeneratorus 100 GW; • biomasu izmantot apjomā, kas ir ekvivalents 135 Mtoe; • ģeotermālos ūdeņus izmantot apjomā, kas ir ekvivalents 5,2 Mtoe; • uzstādīt saules kolektorus 100 miljonus m². Rīga, 01.03.2011.

26. Latvijas indikatīvie mērķi no AER saražotas enerģijas Latvijai enerģijas apgādes un kvalitātes jautājumi iegūst sevišķu aktualitāti saistībā ar ES direktīvām. Enerģijas sektorā jārēķinās ar pienākumiem, kurus dalībvalstīm uzliek ES pret nacionālo likumdošanu, organizatorisko struktūru un procedūrām. Saskaņā ar Direktīvas 2009/28/EK Elektrības ražošanas veicināšana, izmantojot atjaunojamos resursus iekšējā elektrības tirgū, Latvijas mērķis no atjaunojamiem energoresursiem saražotas enerģijas īpatsvaram bruto enerģijas galapatēriņā 2020.gadā noteikts 40% apmērā. Latvijas nacionālais indikatīvais mērķis, kāds Latvijai būtu līdz 2010.gadam jāsasniedz no atjaunojamiem energoresursiem ir 49,3% (2008.g. - 41,2%, vējš – 0,8%). Rīga, 01.03.2011.

27. Elektroenerģijas tarifu struktūra (Ls/kWh) bez PVN 0,08030 Sistēmas pakalpojumi Obligātās iepirkuma komponentes Elektroenerģija 0,03292 0,03292 0,05100 0.01559 0,01170 0,00563 0,03568 0,02978 Līdzšinējā tarifa struktūra Jaunā regulēto tarifu struktūra Rīga, 01.03.2011.

28. Harmonizēta enerģētikas sektora attīstība, izmantojot atjaunojamo enerģiju vienlaicīgi ar tradicionālajiem energoresursiem, saistīta ar izmaiņām likumdošanā, fondu izveidošanu un Latvijas apstākļos svarīgākais ir: • nepieciešamo ekonomisko instrumentu ieviešana (nodokļi, tarifi, subsīdijas); • zinātniskie pētījumi jaunu tehnoloģiju jomā; • energoefektīvo iekārtu tirgus attīstība, pielietojot atbilstošu marķēšanu un ieviešot ES un pasaules standartus enerģētikā; • izglītojošā un apmācības darba veikšana atjaunojamas enerģijas izmantošanas jomā, ieviešot demonstrācijas projektus. • Enerģētikas likuma grozījumi notiek ikgadu, bet bez valsts atbalsta un saprātīgas nodokļu politikas atjaunojamo enerģijas resursu ieviešana valstī nebūs ekonomiska. Rīga, 01.03.2011.

29. Paldies par uzmanību Fizikālās enerģētikas institūts Enerģijas resursu laboratorija Aizkraukles 21, Rīga LV-1006 Tel./ Fax: +371 67553537 E-mail: shipkovs@edi.lv Rīga, 01.03.2011.