VĖJO ELEKTRINIŲ PARKŲ EFEKTYVUMO TYRIMAI

Ištrauka

VĖJO ELEKTRINIŲ PARKŲ EFEKTYVUMO TYRIMAI
Magistro baigiamasis darbas

TURINYS
SUMMARY 4
PAVEIKSLŲ SĄRAŠAS 5
LENTELIŲ SĄRAŠAS 6
ĮVADAS 7
1. LITERATŪROS ANALIZĖ 9
1.1. Vėjo susidarymas 9
1.2. Kliūčių, paviršiaus ir reljefo įtaka vėjo srautui 9
1.2.1. Gamtinių ir antropogeninių kliūčių įtaka 10
1.2.2. Paviršiaus šiurkštumas 11
1.2.3. Reljefo įtaka 12
1.3. Vėjo energijos naudojimas pasaulyje ir Lietuvoje 14
1.3.1. Vėjo energijos ištekliai 14
1.3.2. Vėjo elektrinių parkų plėtra 16
1.4. Vėjo elektrinės veikimo principas 17
1.4.1. Horizontalios ašies vėjo elektrinės 17
1.4.2. Vėjo elektrinių konstrukcija 18
1.4.3. Vėjaračio aerodinamika 20
1.5. Vėjo elektrinių efektyvumo vertinimo principai 22
1.6. Vėjo elektrinių parkai ir jų išsidėstymas 27
1.7. N.O. Jensen‘o modelio pritaikymas 29
2. TYRIMO METODIKA 32
2.1. Galios išnaudojimo koeficiento įvertinimas 32
2.2. Tinkamo krypties sektoriaus N.O. Jensen‘o modeliui parinkimo metodika 33
2.3. VE vėjaračių tarpusavio įtakos įvertinimas 34
3. TYRIMO REZULTATAI 37
3.1. Vėjo elektrinių parkų galios išnaudojimo koeficiento įvertinimas 37
3.1.1. Geografinės VE parkų padėties įtaka darbo efektyvumui 37
3.1.2. Vėjaračio ašies aukščio įtaka VE parko efektyvumui 40
3.2. Vėjo elektrinių vėjaračių tarpusavio įtakos vėjo elektrinių efektyvumui tyrimas 42
3.2.1. Vėjo elektrinių vėjaračių aerodinaminio šešėlio vertinimas Jensen‘o modeliu 42
3.2.2. Tinkamo krypties diapazono N.O. Jensen‘o modeliui pagrindimas 44
IŠVADOS 47
LITERATŪRA 48

ĮVADAS
Darbo aktualumas
Paskutiniais metais pasaulyje vėjo energetikos vystymasis kasmet spartėja. Iš visų
atsinaujinančių išteklių energetikos pramonės sektorių vėjo energetika yra plėtojama sparčiausiai.
Pagal Pasaulinės vėjo energetikos tarybos duomenis 2015 m. instaliuota apie 63,5 GW bendros
galios vėjo elektrinių (VE) parkų, ir suminė galia sudarė 432 GW. Planuojama, kad iki 2020 m.
bendra instaliuota VE galia pasaulyje pasieks 712 GW % [1]. Europoje, remiantis Europos vėjo
energetikos asociacijos duomenimis, per 2015 m. Europoje papildomai instaliuota 12,8 GW, o
suminė VE parkų galia pasiekė 142 GW [2]. Lietuvoje šiuo metu veikia 20 vėjo elektrinių parkų,
kurių bendra instaliuota galia yra 458,83 MW, o bendra visų VE instaliuota galia 2016 m. pasiekė
500 MW. Ateityje planuojama toliau plėtoti vėjo energetiką Lietuvoje padidinant instaliuotąją galią
iki 750 MW.
Planuojant naujus VE parkus susiduriama su optimalaus VE išdėstymo problema, kuri
lemia VE parko energijos gamybos nuostolius ir yra sprendžiama įvairiais būdais. Vėjo elektrinės
parkuose gali būti išsidėsčiusios įvairiomis formomis, todėl siekiant išvengti didelių energijos
gamybos nuostolių būtina nustatyti VE tarpusavio įtaką efektyvumui. VE parko efektyvumo
rodiklis – galios išnaudojimo koeficientas, kuris šiame darbe panaudotas kelių skirtingų VE parkų
efektyvumui įvertinti ir jį lemiantiems veiksniams nustatyti.
Vienas iš veiksnių, lemiančių VE parko darbo efektyvumą, yra VE vėjaračių poveikis
laisvam vėjo srautui, dėl kurio vėjo greitis už vėjaračio sumažėja ir lemia mažesnį pavėjui
stovinčios VE efektyvumą. Planuojant naujus VE parkus šiam poveikiui įvertinti skiriama daug
dėmesio, nes nedidelis vėjo greičio sumažėjimas gali sąlygoti žymius VE parko pagaminamos
energijos nuostolius. Energijos gamybos nuostoliai dėl VE tarpusavio įtakos yra neišvengiami,
tačiau naudojant aerodinaminio šešėliavimo modelius planuojamame VE parke elektrinės
išdėstomos taip, kad patiriami nuostoliai būtų minimalūs. Vėjo elektrinių tarpusavio
aerodinaminiam poveikiui nustatyti pasitelktas plačiai naudojamas tiesinis Jensen‘o modelis. Taip
pat vykdant VE parkų projektus neretai susiduriama su techninių žinių, realių analizių apie vėjo
parkų veiklos efektyvumą ir valdymą stygiumi, todėl šis darbas aktualus praktiniu aspektu.

Tyrimo objektai
Seirijų, Kreivėnų, Kreivėnų II, Kreivėnų III, Mockių, Akmenėlių, Benaičių 1, Pakertų,
Čiūteli, Sūdėnų, Vydmantų ir Šilalės vėjo elektrinių parkai bei mažesnės galios VE (iki 250 kW).
Darbo tikslas
Nustatyti pasirinktų vėjo elektrinių parkų efektyvumo kitimo dėsningumus bei įvertinti
vėjo elektrinių vėjaračių įtaką vėjo greičio sumažėjimui pasirinktame vėjo elektrinių parke
Uždaviniai
1.Apskaičiuoti įvairių VE parkų galios išnaudojimo...