7355291031

Modelowanie elektrowni wiatrowej w systemie elektroenergetycznym w otoczeniu rynkowym

1. Wprowadzenie

Rozwój społeczny i gospodarczy naszego państwa wiąże się z zapotrzebowaniem na energię elektryczną. Nadal dominuje produkcja energii elektrycznej wytwarzanej z paliw kopalnych (węgiel, ropa, gaz ziemny).

Coraz większego znaczenia w procesie wytwarzania energii elektrycznej nabiera energetyka wiatrowa. Obecnie na świecie zainstalowano ponad 120 GW mocy w elektrowniach wiatrowych. Również w Polsce na przestrzeni ostatnich lat możemy zaobserwować bardzo duże zainteresowanie energetyką wiatrową. Istotnym czynnikiem jest konieczność wypełnienia przez Polskę zobowiązań wobec Unii Europejskiej w zakresie produkcji energii ze źródeł odnawialnych. Na Szczycie Rady Europejskiej 8-9 marca 2007 r. przyjęto plan działań integrujący politykę klimatyczną i energetyczną Wspólnoty. Jako jedno z głównych zadań przyjęto pakiet 3 x 20 zmierzający do zahamowania zmian klimatycznych, którego celem jest zmuszenie krajów Unii Europejskiej do odejścia od wysokoemisyjnego węgla na rzecz źródeł odnawialnych, w tym także na rzecz energetyki wiatrowej. Według [Boc07] wykorzystanie energii wiatru na dużą skalę może przyczynić się do obniżenia tempa globalnego ocieplenia.

Oprócz niekwestionowanych wartości ekologicznych, podstawowym czynnikiem mającym wpływ na dynamiczny rozwój energetyki wiatrowej na świecie, w Europie i w Polsce jest postęp technologiczny oraz poprawa warunków ekonomicznych towarzysząca inwestycjom w farmy wiatrowe poprzez mechanizm dopłat do energii zielonej. Szybki postęp technologiczny dotyczy przede wszystkim poprawy konstrukcji turbin, które osiągają coraz większą moc oraz zwiększenia wysokości masztów turbozespołów wiatrowych. Skutkuje to wzrostem opłacalności farm wiatrowych oraz redukcją kosztów wytwarzanej energii elektrycznej. Dlatego energetyka wiatrowa może stać się opłacalnym biznesem mogącym w dużym stopniu konkurować z konwencjonalnymi technologiami produkcji energii, zwłaszcza że może być wykorzystywana do zaspokojenia lokalnych potrzeb energetycznych, co przyczynia się do szybszego rozwoju gospodarczego regionu.

Budowa nowych źródeł wiatrowych w gospodarce rynkowej niesie ze sobą także wiele przeszkód. Pomiary prędkości wiatru są niewystarczające do jednoznacznego określenia optymalnej lokalizacji farmy wiatrowej. Istotne znaczenie mają inne czynniki nie związane z wiatrem, a określające ekonomiczne powodzenie inwestycji. Należą do nich: koszty kapitałowe podczas realizacji inwestycji, koszty eksploatacji ze szczególnym uwzględnieniem awarii i przestojów, ceny sprzedaży energii elektrycznej i zielonych certyfikatów oraz prognozy produkcji energii elektrycznej.

Istotną barierą w powstawaniu nowych farm wiatrowych są możliwości przyłączenia do systemu elektroenergetycznego. Stochastyczność wiatru ma wpływ na niestabilność źródła energii elektrycznej, co powoduje często konieczność przebudowy sieci przesyłowej. Koszty tej przebudowy zwykle przekraczają możliwości finansowe inwestora.

Energia elektryczna jest towarem, który podlega mechanizmom rynkowym, takim jak popyt i podaż. Brak efektywnych metod umożliwiających swobodne magazynowanie energii elektrycznej powoduje, że handel tym towarem jest utrudniony [SzaOO]. Ponadto wyjątkowe znaczenie energii elektrycznej polega na tym, że każdy jej niedobór musi być równoważony na rynku bilansującym, w celu zapewnienia równowagi Krajowego Systemu Elektroenergetycznego (KSE).

Powyższe skłania do konieczności prowadzenia badań w zakresie skwantyfikowania czynników istotnych mających wpływ na budowę i eksploatację elektrowni wiatrowej. Pomocnym narzędziem dla wspomagania decyzji dotyczącej wyboru optymalnej lokalizacji dla elektrowni wiatrowej może być autorskie oprogramowanie, zaimplementowane na podstawie zaproponowanego w rozprawie ekonometrycznego modelu elektrowni wiatrowej.