Dofinansowano ze środków dotacji Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej

1. Dofinansowano ze środków dotacji Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej Wykorzystywanie energii wiatrowej w gminie

2. Kierunki rozwoju energetyki wiatrowej Energetyka wiatrowa w całej Europie staje się coraz poważniejszym źródłem energii elektrycznej. W Polsce sektor ten nie ma jeszcze dużego znaczenia, niemniej regulacje prawne oraz warunki ekonomiczne dają solidną podstawę do eksploatacji zasobów energetycznych wiatru.

3. Rozwój mocy energetyki wiatrowej w latach 2005 – 2010

4. W Krajowym Planie Działania w Zakresie Energii ze Źródeł Odnawialnych przewiduje się przede wszystkim rozwój źródeł opartych na energii wiatru oraz biomasie. Według „Polityki energetycznej Polski do 2030 r.” w kontekście osiągnięcia postawionego celu 15% udziału energii odnawialnej w strukturze energii finalnej brutto w 2020 r., szczególne znaczenie będą miały postępy poczynione w energetyce wiatrowej, produkcji biogazu i biomasy stałej oraz w biopaliwach transportowych. Te cztery obszary w 2020 roku stanowić mają łącznie ok. 94% zużycia energii ze wszystkich źródeł odnawialnych.

5. Zestawienie mocy wytwórczych energii elektrycznej brutto [MW] Poniżej przedstawiona została prognozazainstalowanych mocy wytwórczych energii elektrycznej brutto z elektrowni wiatrowych na tle innych (przykładowych) rodzajów paliwa.

6. Perspektywy rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce Na zlecenie Polskiego Stowarzyszenia Energetyki Wiatrowej (PSEW) przygotowany został raport: „Wizja rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce do 2020 r.” - wykonany przez Instytut Energetyki Odnawialnej. Wnioski z tego Raportu są następujące: W 2020 r. elektrownie wiatrowe będą najtańszym odnawialnym źródłem energii elektrycznej - technologią, w której koszty produkcji energii będą porównywalne z Kosztami produkcji energii elektrycznej w funkcjonujących elektrowniach jądrowych.

7. Prognoza rozwoju energetyki wiatrowej Przewiduje zainstalowanie mocy wynoszącej ok. 13 GW w 2020 r., w tym: 11 GW w lądowych farmach wiatrowych, 1,5 GW w morskich farmach wiatrowych, 600 MW w małych elektrowniach wiatrowych. Udział elektrowni wiatrowych w produkcji energii elektrycznej będzie szybko wzrastać do 17%w2020 r.i około 29%w 2030 r.

8. Energetyka wiatrowa to jedna z najtańszych opcji technologicznych redukcji emisji CO2. Zgodnie z opracowanym scenariuszem, redukcja emisji CO2 do atmosfery za sprawą energetyki wiatrowej wyniesie 33 mln ton w 2020 r., z dalszym potencjałem wzrostu do 65 mln ton w 2030 r. Prognozowany jest wzrost liczby zatrudnionych w energetyce wiatrowej z ponad 2000 osób (ekwiwalent pełnoetatowych stanowisk pracy) w 2008 r. do 66 tysięcy w 2020 r. Rozwój energetyki wiatrowej wpłynie na lokalną aktywizację gospodarczą. W 2020 r. do kas gminnych z tytułu podatku od nieruchomości może wpłynąć nawet 212 mln zł/rok (ok. 2% wszystkich przychodów własnych gmin wiejskich, a w gminach o korzystnych warunkach wietrzności nawet do 17 %). Przychody dzierżawców (rolników) z terenów pod elektrownie wiatrowe w 2020 r. mogą wynosić ponad 100 mln zł/rok.

9. Energetyka wiatrowa wniesie istotny wkład w realizację Dyrektywy 2009/28/WE, w perspektywie 2020 r. Przy prognozowanym w cytowanym raporcie osiągnięciu przez Polskę 21% udziału wyprodukowanej zielonej energii w zużyciu energii finalnej brutto w 2020 roku, energetyka wiatrowa dostarczyłaby 14,5% całości energii z OZE. Udział energetyki wiatrowej w zużyciu zielonej energii elektrycznej może wzrosnąć z obecnych ok. 15% do ponad 62% w 2020 r., a jej udział w zużyciu energii finalnej brutto może osiągnąć 3,8%.

10. Ocena zasobów energii wiatru Oszacowanie w sposób prawidłowy zasobów energetycznych wiatru jest decydującym wskaźnikiem dla procesu podejmowania decyzji o opłacalności inwestycji i jej lokalizacji. Określenie rocznej produkcji energii dla danej lokalizacji wymaga znajomości rozkładów prędkości i kierunków oraz długoterminowych średnich prędkości wiatru. W celu uzyskania tych danych przeprowadza się długoletnie pomiary, przy zastosowaniu precyzyjnej aparatury, a także stosuje się nowoczesne metody analizy danych pomiarowych.

11. Na efektywne pozyskiwanie energii wiatrowej oprócz czynników związanych bezpośrednio z wiatrem jak: gęstość mocy wiatru, wydajność energetyczna lub potencjał energetyczny wiatru mają wpływ czynniki nie związane z jakością zasobów wiatru, są to koszty wytwarzania turbin wiatrowych i ceny energii elektrycznej wytwarzanej w elektrowniach wiatrowych. O ile pierwszy z nich zależy od poziomu techniki światowej, która sprawia, że koszty wytwarzania turbin wiatrowych obniżają się w szybkim tempie i w przeciągu ostatnich dziesięciu lat spadły kilkakrotnie, to drugi z czynników czyli cena sprzedaży energii z elektrowni wiatrowych, która jest znacznie zróżnicowana w różnych krajach zależy od cen energii wytwarzanej ze źródeł konwencjonalnych

12. Przykładowe metody oceny zasobów energetycznych wiatru. • Metoda szacunkowa oparta na danych meteorologicznych i standardowych rozkładach prędkości wiatru. Oceny zasobów wiatru w miejscu planowanej lokalizacji elektrowni dokonuje się w oparciu o długoterminowe dane ze stacji meteorologicznych. Tego rodzaju oceny były i są obecnie wykonywane dla całego obszaru Polski przez Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej. • Metoda opierająca się na mapie potencjału energetycznego wiatru. W przypadku tej metody bazuje się na mapie potencjału energetycznego wiatru w kWh/m2 * rok wyznaczonych na podstawie danych meteorologicznych. • Metoda oceny energii wiatru i wydajności elektrowni wiatrowej na podstawie średniorocznych prędkości wiatru i prędkości znamionowej elektrowni wiatrowej. Metoda ta opiera się na wzorach, które określają moc i energię wiatru oraz na wzorze opisującym zmiany prędkości wiatru wraz ze wzrostem wysokości nad powierzchnię gruntu. Metody te zostały bardziej szczegółowo opisane w części wykładowej.

13. Elektrownie wiatrowe – rodzaje turbin wiatrowych Istnieją trzy podstawowe rodzaje turbin wiatrowych: 1.  Turbiny wiatrowe o poziomej osi obrotu. 2.  Turbiny wiatrowe o pionowej osi obrotu. 3.  Turbiny wiatrowe o osi poziomej wyposażone w dyfuzor.

14. Turbiny wiatrowe o poziomej osi obrotu. Najbardziej popularne rodzaje turbin. Ten typ elektrowni wiatrowej znajduje zastosowanie przede wszystkim w instalacjach dużej mocy. • Turbiny wiatrowe o pionowej osi obrotu. Ten typ elektrowni wiatrowej znajduje zastosowanie przede wszystkim w instalacjach małej mocy. • Turbiny wiatrowe o osi poziomej wyposażona w dyfuzor. Jest to tradycyjna (wyżej opisana) turbina, jednakże znajdująca się w tunelu. Jeśli wirnik będzie znajdował się w tunelu (dyfuzorze) to poruszał się on będzie w powietrzu szybciej niż wiatr, który znajduje się poza danym tunelem, dzięki czemu powstanie większa ilość energii. Ten typ elektrowni wiatrowej znajduje zastosowanie przede wszystkim w instalacjach małej mocy. Rodzaje turbin zostały bardziej szczegółowo opisane w części wykładowej.

15. Podstawowe zasady lokalizacji, projektowania i budowy urządzeń energetyki wiatrowej Lokalizacja. Turbina powinna pracować przynajmniej 2 tys. godzin w roku. Do niedawna minimalna prędkość wiatru przy tego typu inwestycjach musiała wynosić 6 m/s, ale najnowsze turbiny zapewniają opłacalność przedsięwzięcia już przy prędkości 5 m/s. To pozwala na rozwijanie inwestycji także poza polskim Wybrzeżem, gdzie do tej pory powstało najwięcej farm. Wybór właściwej lokalizacji wiąże się z pierwszym dużym wydatkiem, czyli pomiarem wiatru, co wymaga budowy masztu wysokości 40 m i kosztuje ok. 150 tys. zł. Wyniki pomiaru są jednym z tych dokumentów, które trzeba mieć ze sobą, rozpoczynając starania o kredyt. Parametry wiatru można oczywiście także określić za pomocą jednej ze wskazanych metod.

16. Ekonomika inwestycji • Budowa farmy wiatrowej gwarantuje wysoki zwrot z kapitału. • Instytucje finansowe chętnie angażują się w takie inwestycje i akceptują wysoką dźwignię finansową. Problemem jest jednak duża ilość czasochłonnych formalności związanych z budową i uruchomieniem farmy. Inwestycja w 1 MW energii z wiatru wynosi ok. 1,5 mln euro. Przy obecnych możliwościach finansowania wystarczy kapitał w wysokości 5 proc. wartości inwestycji. 15 proc. wyłoży inwestor finansowy, a na pozostałe 80 proc. można dostać kredyt. Wewnętrzna stopa zwrotu z inwestycji w części deweloperskiej (sprzedaż gotowej farmy) wynosi 25 - 40 proc., zaś eksploatacyjnej 15 - 20 proc. Tak duża zyskowność wynika m.in. z tego, że ceny energii z OZE należą w Polsce do najwyższych w Europie - za sprzedaż 1 MWh energii właściciel farmy może uzyskać do 110 euro, podczas gdy w Niemczech tylko 80, a w Holandii nawet 70 euro.

17. Parametry elektryczne • Energia elektryczna produkowana w elektrowniach wiatrowych musi mieć takie same parametry (częstotliwość i napięcie) jak sieć, z którą elektrownia wiatrowa współpracuje. • Zwykle prędkość obrotowa turbiny utrzymywana jest na stałym poziomie, jednak stosuje się też układy pracujące ze zmienną prędkością obrotową. • Dla zwiększenia rocznej produkcji energii stosowane są dwa generatory, z których jeden pracuje przy dużych prędkościach wiatru, zaś drugi przy słabszych wiatrach. Inne rozwiązanie to generatory o przełączanej (regulowanej) liczbie par biegunów.

18. Planowanie i realizacja inwestycji budowy elektrowni wiatrowych Etap 1 Planowanie inwestycji Etap2 Dobór turbiny Etap3Uzgodnienie warunków realizacji inwestycji (warunki techniczne przyłączenia do sieci elektroenergetycznej, decyzja lokalizacyjna, decyzja środowiskowa, inne uzgodnienia) Etap 4 Pomiary wiatru Etap 5 Audyt wietrzności Etap 6 Projektowanie posadowienia elektrowni wiatrowej

19. Planowanie i realizacja inwestycji budowy elektrowni wiatrowych cd. Etap 7 Decyzja o pozwoleniu na budowę Etap 8 Transport elektrowni wiatrowych Etap9Budowa elektrowni wiatrowych i infrastruktury towarzyszącej Etap 10 Zakończenie finansowania inwestycji

20. Ochrona środowiska a lokalizacja elektrowni wiatrowych (1) Lokalizacja elektrowni wiatrowych musi uwzględniać także aspekty środowiskowe. Ogniskują się one w czterech obszarach i regulowane są odpowiednimi aktami prawnymi: • Pierwszym obszarem, na który należy zwrócić uwagę jest wykaz przedsięwzięć, które mogą w znaczący sposób oddziaływać na środowisko i są tam wymienione elektrownie wiatrowe (Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 21 sierpnia 2007 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie określenia rodzajów przedsięwzięć mogących znacząco oddziaływać na środowisko oraz szczegółowych uwarunkowań związanych z kwalifikowaniem przedsięwzięcia do sporządzania raportu o oddziaływaniu na środowisko). • Drugim obszarem opisującym oddziaływanie elektrowni wiatrowych na środowisko jest problematyka hałasu. Zagadnienie to zostało opisane w Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 14 czerwca 2007 r. w sprawie dopuszczalnych poziomów hałasu w środowisku. • Trzeci obszar to obszary specjalnej ochrony ptaków Natura 2000. Sprawy wyłączające budowę elektrowni wiatrowych w takich obszarach reguluje Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 5 września 2007 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie obszarów specjalnej ochrony ptaków Natura 2000. • Czwarty obszar to wpływ na otaczający krajobraz.

21. Ochrona środowiska a lokalizacja elektrowni wiatrowych (2) • Turbina wiatrowa, jak i zespoły elektrowni wiatrowych /farmy wiatrowe/ są obiektami łatwo zauważalnymi z dużych odległości i tym samym wywierają wpływ na otaczający krajobraz. Podczas pracy wirnik elektrowni wiatrowej może powodować efekt świetlny - efekt stroboskopowy, dodatkowo obracające się śmigła są widokiem dość monotonnym. • Obecnie nie lokuje się siłowni na terenach parków narodowych, krajobrazowych, rezerwatów przyrody oraz terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych. • Z obawy o dobro mieszkańców nie powinny być także budowane w bliskim sąsiedztwie osiedli ludzkich. Za strefę ochronną przyjęto 500 m od najbliższej zabudowy. • Ustawy określają także zakaz lokalizacji elektrowni wiatrowych w odległości nie większej niż 3 km od koryt rzek: Wisły, Odry, Warty, Noteci, Biebrzy, Narwi, Bugu, Sanu i Pilicy, oraz w odległości nie większej niż 0,5 km od koryt rzek nie wymienionych powyżej.

22. Miejscowe plany zagospodarowania przestrzennego dla lokalizacji elektrowni wiatrowych i realizacja ich ustaleń Planowanie usytuowania elektrowni wiatrowych powinno mieć swoje odzwierciedlenie w czterech dokumentach strategicznych gminy. • Po pierwsze zapisy tego rodzaju powinny się znaleźć w strategii rozwoju gminy. Dokument ten zarówno w celach strategicznych długookresowych jak i w średniookresowych lub w priorytetach powinien zawierać wskazania do budowy alternatywnych źródeł energii na terenie gminy. • Drugi dokument, który powinien wskazywać obszary gminy, gdzie przewidywana lub spodziewana jest lokalizacja elektrowni wiatrowych, to studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania przestrzennego gminy. • Nie wszystkie gminy posiadają aktualne i kompletne miejscowe plany zagospodarowania przestrzennego. A właśnie w tym dokumencie powinny znajdować się konkretne wskazania lokalizacyjne dla elektrowni wiatrowych na terenie gminy. • Wreszcie ostatnim dokumentem strategicznym, gdzie szczegółowo opisane powinny być zamierzenia gminy w obszarze odnawialnych źródeł energii – w tym energii wiatru – to gminny Projekt założeń do planu zaopatrzenia w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe.

23. Bezpieczeństwo energetyczne • Kreowanie przez władze lokalne polityki energetycznej w regionie jest istotnym czynnikiem bezpieczeństwa energetycznego. • Według ustawy Prawo energetyczne z dnia 10 kwietnia 1997 roku, planowanie i organizacja zaopatrzenia w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe należą do zadań własnych gminy. • Polskie Prawo energetyczne przewiduje dwa rodzaje dokumentów planistycznych: 1. Projekt założeń do planu zaopatrzenia w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe, ` 2. Plan zaopatrzenia w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe (opracowywany tylko w przypadku, jeśli plany rozwoju przedsiębiorstw energetycznych nie zapewniają realizacji założeń). • Art. 32 Prawa Energetycznego stwierdza, że prowadzenie działalności gospodarczej w zakresie wytwarzania energii elektrycznej wymaga uzyskania koncesji.

24. Warunki budowlane • Do prowadzenia robót budowlanych potrzebne jest pozwolenie budowlane (art. 28 ust. 1 Prawo Budowlane). • Pozwolenie to nie jest potrzebne, natomiast do instalowania urządzeń na obiektach budowlanych (art. 29 ust. 2 pkt. 15 Prawo Budowlane), chyba że przekraczają one 3 m wysokości, albo są urządzeniami emitującymi pola elektromagnetyczne i są instalacjami zaliczanymi do przedsięwzięć mogących znacząco oddziaływać na środowisko w rozumieniu ustawy Prawo ochrony środowiska Prawo ochrony środowiska z dnia 27 kwietnia 2001 r. • Wynika stąd, że zgłoszenia wymaga tylko budowa wiatraka, gdy instalacja (gondola) jest umieszczana na wysokości ponad 3 m. • Z brzmienia art. 3 ust. 3 Prawo Budowlane wynika z kolei, że budowlą są także części budowlane urządzeń technicznych takich jak elektrownie wiatrowe, jako odrębne pod względem technicznym części przedmiotów składających się na całość użytkową. • Uważa się jednak, że część elektrowni wiatrowej, tj. gondola (zawierająca generator, skrzynię biegów, wirnik, komputer sterujący, transformator, rozdzielnię energetyczną, instalację alarmową i instalację zdalnego sterowania) wraz z łopatkami wirnika nie może stanowić ustroju o trwałym związaniu z gruntem. Tym samym budowlą jest więc tylko fundament z wieżą turbiny.

25. Przydatne linki i publikacje. Raport „Wizja rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce do 2020 r.” Polskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej Barzyk Grzegorz, „Energetyka wiatrowa – podstawy”, www.dzienwiatru.eu www.ptew.pl www.eko-energia.com www.elektrownie-wiatrowe.org.pl www.windpower.com www.mala-elektrownia.ovh.org www.wind-market.pl www.ieo.pl

26. Dofinansowano ze środków dotacji Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej Dziękujemy za uwagę ! Zapraszamy do zadawania pytań do wykładu (moduł zadawania pytań dostępny jest na dole tekstu wykładowego dla zalogowanych uczestników) oraz do przystąpienia do testu on-line! www.ews21.pl