|
Prąd z wiatru... Malejące zasoby tradycyjnych zasobów energii, zanieczyszczenie środowiska naturalnego, międzynarodowe zobowiązania ekologiczne oraz nieustanny wzrost cen nośników energii ...Wprowadzenie
Malejące zasoby tradycyjnych zasobów energii (węgiel, ropa, gaz),
zanieczyszczenie środowiska naturalnego spowodowane wytwarzaniem energii ze źródeł
konwencjonalnych (spalanie), międzynarodowe zobowiązania ekologiczne oraz
nieustanny wzrost cen nośników energii - wszystko to powoduje konieczność
zmiany strategii polityki energetycznej w Polsce.
W najbliższych latach znaczącą rolę w bilansie energetycznym świata, w tym
Polski, zajmie energia uzyskiwana z odnawialnych źródeł (OŹE), do których
zaliczamy:
*energię wiatrową; stosowane urządzenia: elektrownie wiatrowe, wiatrowe pompy
wodne;
*energię słoneczną - kolektory słoneczne, ogniwa fotowoltaiczne;
*energię spadu wody - małe elektrownie wodne;
*energię geotermiczną wnętrza Ziemi; wytwarzanie energii cieplnej (gorąca
woda), wytwarzanie energii elektrycznej;
*energię cieplną powietrza, wody, gleby - pompy ciepła;
*energię biomasy; wytwornice biogazu, produkcja biopaliw, wytwarzanie energii
elektrycznej, wytwarzanie energii cieplnej.
W "Naszym Dzienniku" omówiono już zasoby i potencjał energetyczny
surowców kopalnych i odnawialnych Polski ("Nasz Dziennik" z
20.11.2001 r., artykuł "Zielony Kuwejt nad Wisłą", oraz "Nasz
Dziennik" z dnia 14.01.2002 r., artykuł "Możemy być
samowystarczalni"). Przedstawiono także możliwości wykorzystania w
Polsce energii słonecznej ("Nasz Dziennik" z 14 maja 2002 r., artykuł
"Energia słoneczna").
Kontynuując tę strategicznie ważną problematykę, dziś prezentujemy możliwości
wykorzystania i rozwoju zastosowań energetyki wiatrowej w Polsce.
Potencjał energetyczny wiatru
Całkowite zasoby energii wiatru w Polsce zostały dość dobrze rozpoznane
(Prace Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Warszawie, prof. Halina
Lorenc).
Wieloletnie badania pozwoliły na sporządzenie map kierunków i siły wiatru na
różnych wysokościach (10 m, 30 m, 50 m) oraz jego potencjału energetycznego:
dobowego, miesięcznego, rocznego, przydatnych m.in. dla potrzeb wyboru
lokalizacji elektrowni wiatrowych i ich późniejszej eksploatacji.
Do bezpośredniego wykorzystania energii wiatru i wytwarzania energii
elektrycznej służą różnego rodzaju elektrownie wiatrowe. Instalacje te
pozwalają zaoszczędzić minimum 50 proc. rocznego zapotrzebowania na energię
elektryczną dla celów oświetlenia, ogrzewania, napędów maszyn i urządzeń.
Rocznie suma energii wiatru na powierzchnię 1 m2 w Polsce wynosi 1.000-1.500
kWh/rok, w zależności od położenia (góry, wybrzeże). Jest to wartość
analogiczna jak w Niemczech, Holandii, Francji, Anglii, Danii czy Szwecji -
gdzie od wielu lat jest wykorzystywana dla potrzeb energetyki, budownictwa
mieszkaniowego, gospodarstw indywidualnych na wsi i w mieście. W tych krajach
funkcjonują wieloletnie programy rządowe rozwoju energetyki wiatrowej i innych
odnawialnych źródeł energii (OŹE).
Na obszarze Polski wyróżnia się 6 podstawowych rejonów zasobów energii
wiatru:
I - obszar wybitnie korzystny: pas nadmorski, ze średnioroczną prędkością
wiatru powyżej 6 m/sekundę; (Wybrzeże Szczecińskie, Wybrzeże Gdańskie,
Suwalszczyzna);
II - obszar korzystny: centralna część kraju, o średniorocznej prędkości
wiatru 4-6 m/s;
III - obszar dość korzystny: przedgórze, średnioroczna prędkość wiatru
3-4 m/s;
IV - obszar niekorzystny, wyżyny, zmienna prędkość wiatru, poniżej 4 m/s;
V - obszar wybitnie niekorzystny: rejony górskie, zmienna prędkość wiatru;
VI - tereny wyłączone z energetyki wiatrowej, wysokie partie gór, bardzo
silne i zmienne wiatry.
Generalnie można stwierdzić, że na powierzchni prawie 2/3 terytorium Polski
(Rejony I, II, III) występują korzystne warunki dla rozwoju profesjonalnej
energetyki wiatrowej, to znaczy średnioroczna prędkość wiatru wynosi minimum
4 m/s (dla potrzeb zawodowych elektrowni systemowych). Dla potrzeb odbiorców
indywidualnych (typowe małe elektrownie wiatrowe wielołopatkowe) w
rozproszonym budownictwie mieszkaniowym, rolnictwie, małej energetyce, drobnej
wytwórczości (rzemiosło, usługi) - obszar wykorzystania energii wiatru jest
jeszcze większy (praktycznie cała Polska).
Roczna produkcja energii elektrycznej z jednej elektrowni wiatrowej o mocy 100
kW, wynosi w Polsce około 300.000 kWh, co odpowiada rocznemu zapotrzebowaniu
20-25 domów jednorodzinnych. Obecnie standardem w Europie są elektrownie
wiatrowe o mocy znamionowej zainstalowanej: 300 kW, 500 kW lub 1000 kW (1 MW).
Teoretyczny udział produkcji energii elektrycznej z wiatru może stanowić w
Polsce około 70 proc. zapotrzebowania energii i może wynosić około 25 proc.
bilansu energetycznego kraju.
Współczesne elektrownie wiatrowe mogą pracować niezależnie jako tzw. sieć
elektryczna wydzielona - co jest uzasadnione w miejscach odległych od sieci
energetycznych państwowych, takich jak: latarnie morskie, wyspy, wybrzeża,
odległe zabudowania, kościoły, stacje pomiarowe i badawcze, stacje przekaźnikowe
telefonii i telekomunikacji, małe porty, schroniska turystyczne, gospodarstwa
wiejskie, bazy wojskowe.
Mogą też współpracować z siecią przesyłową energetyki państwowej np. w
Polsce:
produkcji polskiej o mocy 100-160 kW (Rytro - ksiądz Franciszek Klag, Zawoja -
ksiądz Romuald Wilk, Przełęcz Dukielska, Wrocki, Kwilcz i in.) oraz
elektrownie wiatrowe produkcji zachodniej na Pomorzu i Wybrzeżu o mocach
zainstalowanych 150-500 kW (Lisewo, Swarzewo, Darłowo, Barzowice).
Energia wiatrowa może być racjonalnie wykorzystywana w Polsce przede wszystkim
w różnych zastosowaniach rolnictwa oraz w tzw. małej energetyce (oświetlenie,
ogrzewanie, zasilanie energetyczne maszyn i urządzeń), z wykorzystaniem
energii elektrycznej wytworzonej przez pojedyncze elektrownie wiatrowe lub zespoły
wielu elektrowni współpracujących ze sobą w tzw. farmach wiatrowych.
W Polsce są dobre warunki do tworzenia takich właśnie farm wiatrowych.
Pierwsze z nich powstały na Wybrzeżu (m.in. farma 6 elektrowni wiatrowych o
mocy łącznej 5.000 kW (5 MW), Barzowice koło Postomina, właściciel pan mgr
inż. W. Romaniszyn), ponadto wytypowano wiele innych lokalizacji wzdłuż
Wybrzeża, w Koszalińskiem, Suwalskiem, w Bieszczadach.
W miarę wzrostu cen energii elektrycznej i cieplnej oraz dzięki nowym rozwiązaniom
prawnym w Polsce - trzeba poważnie brać pod uwagę możliwość i konieczność
tworzenia lokalnych, prywatnych sieci elektroenergetycznych oraz ciepłowniczych
zasilanych m.in. odnawialnymi źródłami energii - o wysoce konkurencyjnych
cenach.
W USA i Europie Zachodniej aktualny koszt wyprodukowania 1 kWh w elektrowniach
wiatrowych jest już niższy od energii uzyskiwanej tradycyjnie ze spalania i
wynosi poniżej 10 centów amerykańskich.
Wykorzystanie energii wiatru w Polsce, w znacznie większym stopniu niż
dotychczas, może nastąpić od zaraz. Sprzyja temu stały wzrost poziomu świadomości
ekologicznej i ekonomicznej społeczeństwa, prace naukowo-badawcze i wdrożeniowe
różnych ośrodków akademickich i badawczych (AGH, politechniki, akademie
rolnicze, Instytut Budownictwa, Mechanizacji i Elektryfikacji Rolnictwa w
Warszawie).
Od wielu lat prowadzone są w Polsce prace konstrukcyjno-wdrożeniowe w zakresie
budowy elektrowni wiatrowych w różnych zakładach, z których najważniejsze
to: Państwowy Ośrodek Maszynowy w Nowym Mieście Lubawskim (obecnie Przedsiębiorstwo
EXPOM S.A.) - producent elektrowni wiatrowych typu WE-8, WE-10 i WE-12; Fabryka
Urządzeń Górnictwa Odkrywkowego FUGO-Koni, producent elektrowni wiatrowej
typu WE-18; oraz producent najnowocześniejszych elektrowni wiatrowych w kraju,
odpowiadających standardom europejskim: NOWOMAG S.A. - Nowosądeckie Zakłady
Maszyn Górniczych - wytwarzający skomputeryzowane elektrownie wiatrowe o mocy
160 kW, typ EW 160-22-30, i przygotowujący produkcję elektrowni o wyższych
mocach oraz Zakład MARINE-METAL w Gdańsku, produkujący według zachodniej
dokumentacji elektrownie wiatrowe o mocy 500 kW i 1.000 kW (1 MW) na eksport.
Rozwój technologii
Energetyka odnawialna, wykorzystująca tzw. niekonwencjonalne, odnawialne zasoby
energii (ekoenergetyka), jest od wielu lat przedmiotem szczególnej troski
Komisji Energetyki Unii Europejskiej, wspierającej finansowo bardzo ważne
strategicznie programy rozwoju "czystej energetyki", racjonalizacji zużycia
energii i pozyskiwania jej nowych źródeł, w tym energetyki odnawialnej w
programach: THERMIE, ALTENER, EUREKA czy SAPARD.
W ramach tych programów, finansowanych na zasadzie konkursów międzynarodowych
(granty) i dotacji finansowych - powstało bardzo wiele interesujących rozwiązań
we wszystkich dziedzinach ekoenergetyki, m.in. różnych typów i mocy
elektrowni wiatrowych, począwszy od kilkunastu kW (Niemcy, Francja), aż do
mocy 1.000 kW (1 MW) (Holandia), 3.000 kW (3 MW) i 4.500 kW (4,5 MW) (Niemcy,
największa aktualnie zainstalowana moc elektrowni wiatrowej na świecie, Lübeck,
symbolicznie uruchamiał ją kanclerz Niemiec G. Schroeder).
Według informacji banku danych EUROWIN, dotyczących europejskich instalacji
wiatrowych (Instytut Fraunhofera, Niemcy), roczna produkcja energii elektrycznej
w Europie w roku 2000 wynosiła około 2.500 GWh, co odpowiada produkcji energii
elektrycznej ze spalania około 2 mld ton węgla. To dla porównania stanowi równowartość
około 20-letniego aktualnego rocznego wydobycia węgla w Polsce.
W latach 90. wystąpiła w Europie tendencja budowy elektrowni wiatrowych większej
mocy niż w latach poprzednich, przy czym najbardziej rozpowszechnione są
obecnie elektrownie o mocy 100-750 kW.
Zdecydowana większość elektrowni wiatrowych instalowana jest aktualnie w
farmach wiatrowych (sieci elektroenergetyczne) - gdyż znacznie mniejsze są
wtedy koszty instalacji i eksploatacji jednej siłowni.
Polskie konstrukcje i urządzenia elektrowni wiatrowych średniej mocy, powyżej
100 kW - nie ustępują produkcji innych państw europejskich.
Stało się tak za sprawą wielu lat pracy różnych ośrodków naukowych i wdrożeniowych,
z których aktualnie wyróżnia się Zakład NOWOMAG S.A. w Nowym Sączu.
W stosunkowo krótkim czasie zbudowano tam dzięki wsparciu finansowemu Komitetu
Badań Naukowych w Warszawie pierwszą skonstruowaną w Polsce, profesjonalną
elektrownię wiatrową o mocy 100 kW, zainstalowaną w Rytrze u księdza
Franciszka Klaga.
Aktualnie produkowane są od kilku lat nowej konstrukcji elektrownie wiatrowe o
mocy 160 kW typu EW 160-22-30, o średnicy łopat wirnika 22 m i wysokości wieży
30 m, w pełni zautomatyzowane i sterowane komputerowo.
Można je monitorować na odległość poprzez modem - telefon i komputer. Koszt
budowy takiej elektrowni wynosi około 450 tys. złotych. Istnieje możliwość
uzyskiwania do 50 proc. dofinansowania inwestycji w formie dotacji EKOFUNDUSZU,
Narodowego, Wojewódzkiego i Gminnych Funduszy Ochrony Środowiska oraz
niskooprocentowanego kredytu ekologicznego na odnawialne źródła energii w
Narodowym Funduszu Ochrony Środowiska, Wojewódzkim Funduszu Ochrony Środowiska
oraz w Banku Ochrony Środowiska (oddziały wojewódzkie).
Zastosowania
Potencjalnym obszarem największych zastosowań wykorzystania energii wiatru w
Polsce jest wytwarzanie energii elektrycznej ("mała energetyka")
przez siłownie wiatrowe różnej mocy, przede wszystkim dla potrzeb:
energetycznych (tania, czysta energia); rolniczych, w szczególności do oświetlenia
domów, szklarni i pomieszczeń gospodarczych, ogrzewania mieszkań, pomieszczeń
inwentarskich, stawów rybnych i hodowlanych, suszenia płodów rolnych oraz w
chłodniach i instalacjach wentylacji i klimatyzacji.
Tym zadaniom odpowiadają w pełni zautomatyzowane polskie elektrownie wiatrowe
o mocy powyżej 100 kW, produkowane przez NOWOMAG S.A. w Nowym Sączu lub o mocy
mniejszej (firma dr Ząber - Nowy Sącz).
Są to nowoczesne elektrownie wiatrowe, klasy europejskiej, wielokrotnie tańsze
od importowanych. Koszt wyprodukowania 1 kWh energii elektrycznej wynosi w
Polsce 7-10 groszy (w zależności od warunków wiatrowych).
Energię wiatru można także wykorzystywać do napowietrzania i rekultywacji
zbiorników wody (w tym jezior, stawów rybnych i hodowlanych, osadników
napowietrzających oczyszczalnie ścieków) - stosując wiatrowe agregaty
pompowe.
Mogą to być wiatrowe pompy wodne, produkowane przez NOWOMAG S.A. w Nowym Sączu,
model WAP 3.3 "Aquarius" o wydajności pompowania 1 m3/min, pływające
oraz urządzenia produkcji FUGO-Konin, stacjonarne.
Koszt tych urządzeń kształtuje się na poziomie kilku tysięcy złotych.
Ekonomika i aspekty ochrony środowiska
Zastosowanie energetyki wiatrowej ma ważne znaczenie i skutki dla środowiska
naturalnego. Według danych Komisji Energetyki Unii Europejskiej (Program
ALTENER) - zainstalowanie jednej elektrowni wiatrowej o mocy 300 kW pozwala
zredukować rocznie wydzielanie zanieczyszczeń o następującej ilości: o około
4-8 ton dwutlenku siarki, o 3-6 ton tlenków azotu ("kwaśne
deszcze"); o około 500-1.000 ton dwutlenku węgla ("efekt
cieplarniany") oraz o ok. 30-60 ton popiołów ("radioaktywność").
Zainstalowanie elektrowni wiatrowych do wytwarzania energii elektrycznej,
zasilających oczyszczalnie ścieków (np. Kwilcz, woj. wielkopolskie) - może w
istotny sposób poprawić czystość wód w głównych polskich rzekach - Odrze
i Wiśle, wpływających do Bałtyku.
Rozwój zastosowań elektrowni wiatrowych w rolnictwie i przetwórstwie
rolno-spożywczym we wsiach jest szansą na aktywizację i rozwój gospodarczy
terenów wiejskich, na wytwarzanie taniej czystej energii, a przez to tańszych
wyrobów i usług, likwidację bezrobocia, atrakcyjność turystyczną
("wiatraki"), nowe zawody, nowe kierunki kształcenia i studiów wyższych.
Wnioski
Rozwój energetyki odnawialnej w Polsce, w tym energetyki wiatrowej, zależy od
zdecydowanej poprawy warunków rozwoju tego przyszłościowego, strategicznego
gospodarczo sektora nauki, techniki i technologii.
Należy pilnie uchwalić przez Sejm "Ustawę o racjonalnym wykorzystaniu
zasobów odnawialnych w Polsce", widząc w tym obszarze element nowej wizji
i strategii rozwoju Polski u progu XXI wieku. Tak jak to uczynili m.in.
Hiszpanie, Anglicy, Włosi czy Niemcy, którzy przez ostatnie 5 lat stali się
krajem wiodącym w energetyce wiatrowej, mając potencjał energetyczny
elektrowni wiatrowych największy na świecie, większy niż Stany Zjednoczone
(Kalifornia), Dania i Holandia razem wzięte.
Nie do uzasadnienia w warunkach polskich jest stosowany podatek VAT na urządzenia
energetyki odnawialnej wynoszący 22 proc., podczas gdy na urządzenia
energetyki konwencjonalnej ze spalania VAT wynosi 7 proc.
W planach rozwoju energetyki krajowej na lata 2002-20 powinna być uwzględniona
w znaczący sposób (minimum w zakresie 15-30 proc.!) energetyka ze źródeł
odnawialnych, i na ten sektor najnowszej energetyki powinny być przeznaczone
wielokrotnie większe środki finansowe niż w planach rządowych rozwoju
polskiej energetyki do roku 2030 (Sejm, Rząd RP, kwiecień 2002).
Udział energetyki odnawialnej w krajowym bilansie paliwowo-energetycznym
powinien się stale zwiększać, wynosić minimum 1-2 proc. rocznie - kosztem
eliminacji przestarzałych technologii, urządzeń elektroenergetyki i
energetyki cieplnej, opartych na spalaniu węgla i gazu.
Aby to osiągnąć, trzeba zastosować (podobnie jak w innych krajach Zachodu)
preferencje podatkowe i ulgi podatkowe tak dla producentów urządzeń
energetyki odnawialnej, jak i nabywców (użytkowników) tych urządzeń.
Konieczny jest także obowiązkowy zakup całej wyprodukowanej energii
elektrycznej i ciepła ze źródeł odnawialnych (a nie limity procentowe), po
kosztach uzasadnionych ekonomicznie dla państwa i producenta.
Aby ta energetyka odnawialna mogła się sama swobodnie rozwijać w przyszłości,
musi mieć na początku wsparcie ze strony państwa, tak jak to zrobiono we
wszystkich krajach europejskich i USA.
Nowe, strategiczne sektory rozwoju Polski muszą być objęte interwencjonizmem
państwowym, albowiem "niewidzialna ręka rynku" doprowadziła w
Polsce do niespotykanej w Europie od II wojny światowej sytuacji, likwidacji w
60 proc. krajowego potencjału produkcyjnego i zlikwidowania w ciągu ostatnich
5 lat prawie 2 milionów miejsc pracy.
Drugiego takiego przypadku nie znają powojenne dzieje Europy w warunkach
pokoju.
Trzeba zdecydowanie zwalczać jako błędne, głoszone często nieprawdziwe poglądy,
że w Polsce nie ma warunków klimatycznych, technicznych i ekonomicznych do
racjonalnego wykorzystywania odnawialnych źródeł energii, w tym energetyki
wiatrowej.
Rozwój cywilizacyjny, naukowy i techniczny Europy oraz potencjał energetyczny
i intelektualny Polski wskazują, że energetyka geotermalna, wiatrowa, słoneczna
i inne odnawialne źródła energii mogą i powinny mieć szerokie, coraz poważniejsze
znaczenie i zastosowania.
prof. Jacek Zimny, AGH Kraków
LITERATURA PODSTAWOWA
1. Bobola R.: Zaprząc wiatr do pracy. Energetyka w kraju i na świecie, Kraków,
nr 4, 1998
2. Bogdanienko J.: Odnawialne źródła energii. Biblioteka Problemów, PWN
Warszawa 1989
3. European Wind Atlas, Dania 1989
4. Fugiel P.: Katalog producentów i dostawców turbin wiatrowych, Instytut
Budownictwa, Mechanizacji i Elektryfikacji Rolnictwa, EC BREC, Warszawa 1999
5. Kopecki K.: Jutro energetyczne Polski, Warszawa, Wiedza Powszechna, 1981
6. Kukla T.: Wytyczne do użytkowania elektrowni wiatrowych, IBMER, Warszawa
1997
7. Kuś W.: Aktualny stan rozwoju elektrowni wiatrowych w Polsce, Wydawnictwo
Energia, nr 7, Katowice 1997
8. Lorenc H.: Wstępna ocena meteorologiczna możliwości wykorzystania wiatru w
Polsce, Biuletyn Informacyjny IBMER, nr 1,
Warszawa 1981
9. Lorenc H.: Możliwości wykorzystania wiatru w Polsce.
"Ekopartner", nr 9, Warszawa 1994
10. Lorenc H.: Czy wiatr może być wykorzystywany jako źródło energii w
Polsce?, Fundacja ECOBALTIC, styczeń 1995
11. Lorenc H.: Struktura i zasoby energetyczne wiatru w Polsce, IMiGW, Warszawa
1996
12. Lorenc H.: Zasoby wiatru w Polsce , Instytut Meteorologii i Gospodarki
Wodnej, Warszawa, 1998
13. Marecki J.: Podstawy przemian energetycznych, WNT, Warszawa, 1995
14. NOWOMAG S.A.: Prospekt handlowy w języku polskim elektrowni wiatrowej o
mocy 100 kW, typ EW 100-20-20,
Nowy Sącz
15. NOWOMAG S.A.: Prospekt handlowy w języku polskim elektrowni wiatrowej o
mocy 160kW, typ EW 160-22-30, Nowy Sącz
16. Rynek Instalacyjny; publikacje z zakresu energetyki wiatrowej w latach
1998-2002, Warszawa
17. Soliński I.: Energetyczne i ekonomiczne aspekty wykorzystania energii
wiatrowej, Kraków, Wydawnictwo Instytutu Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
1999
18. Szumanowska M., Szumanowski A.: Fotoogniwa i turbiny wiatrowe w systemach
energetycznych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1997
19. Tymiński J.: Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii w Polsce do 2030
r., IBMER, Warszawa 1997
20. Wiatrakowy agregat pompowy WAP-3,3 "Aquarius" - urządzenie do
rekultywacji i napowietrzania zbiorników wodnych, jezior, stawów rybnych,
zbiorników stabilizacyjnych, oczyszczalni ścieków, katalog producenta NOWOMAG
S.A.,
Nowy Sącz
21. Zimny J.: Energia z wiatru. Miesięcznik TopAgrar Polska, nr 1, Poznań 1996
Promocje:
|
|
