Větrná energie

Mapa větru ve výšce 100 m

Interaktivní mapa extrémních rychlostí větru

Interaktivní mapa větru ve výšce 10 m a podmínek pro malé větrné elektrárny

RNDr. Josef Štekl, CSc., Mgr. David Hanslian, Mgr. Jiří Hošek, RNDr. Jacek Kerum, RNDr. Zbyněk Sokol, CSc., RNDr. Jaroslav Svoboda, CSc.
  • Text zprávy (pdf, 2,6 MB)
  • Text zprávy bez obrázků (pdf, 880,1 kB)
  • Všechny přílohy (zip, 9,1 MB)
  • Příloha 1 - přehled použitých stanic (pdf, 366,2 kB)
  • Příloha 2 - model VAS - mezivýsledek: průměrná rychlost v 10 m (jpg, 287,3 kB)
  • Příloha 3 - metoda VAS/WAsP: porovnání naměřených a modelovaných rychlostí větru - tabulka (pdf, 158,1 kB)
  • Příloha 4 - metoda VAS/WAsP: porovnání naměřených a modelovaných rychlostí větru - graf (pdf, 53,9 kB)
  • Příloha 5a - model VAS/WAsP: průměrná rychlost větru v 10 m - západní část (jpg, 531 kB)
  • Příloha 5b - model VAS/WAsP: průměrná rychlost větru v 10 m - střední část (jpg, 627,3 kB)
  • Příloha 5c - model VAS/WAsP: průměrná rychlost větru v 10 m - východní část (jpg, 438,8 kB)
  • Příloha 6 - model VAS/WAsP: průměrná rychlost větru v 10 m ze severního sektoru (jpg, 441 kB)
  • Příloha 7 - model VAS/WAsP: průměrná rychlost větru v 10 m ze severovýchodního sektoru (jpg, 432 kB)
  • Příloha 8 - model VAS/WAsP: průměrná rychlost větru v 10 m z východního sektoru (jpg, 535,5 kB)
  • Příloha 9 - model VAS/WAsP: průměrná rychlost větru v 10 m z jihovýchodního sektoru (jpg, 553,5 kB)
  • Příloha 10 - model VAS/WAsP: průměrná rychlost větru v 10 m z jižního sektoru (jpg, 550,6 kB)
  • Příloha 11 - model VAS/WAsP: průměrná rychlost větru v 10 m z jihozápadního sektoru (jpg, 458,3 kB)
  • Příloha 12 - model VAS/WAsP: průměrná rychlost větru v 10 m ze západního sektoru (jpg, 456,2 kB)
  • Příloha 13 - model VAS/WAsP: průměrná rychlost větru v 10 m ze severozápadního sektoru (jpg, 456,5 kB)
  • Příloha 14a - model PIAPBLM: průměrná rychlost větru v 10 m - západní část (jpg, 450,4 kB)
  • Příloha 14b - model PIAPBLM: průměrná rychlost větru v 10 m - střední část (jpg, 521,5 kB)
  • Příloha 14c - model PIAPBLM: průměrná rychlost větru v 10 m - východní část (jpg, 360 kB)
  • Příloha 15 - model PIAPBLM: porovnání naměřených a modelovaných rychlostí větru (pdf, 91,1 kB)
  • Příloha 16 - umístění vybraných meteorologických stanic (pdf, 437,6 kB)
  • Příloha 17 - spočtené a změřené růžice a histogramy pro vybrané meteorologické stanice (adresář)
  • Příloha 18 - porovnání průměrné rychlosti v 10 m podle modelu VAS/WAsP a PIAPBLM (jpg, 393,3 kB)
  • Příloha 19 - námrazoměr vyvíjený Ústavem fyziky atmosféry - poster (jpg, 764,4 kB)
  • Příloha 20 - struktura souboru STIN.VST (pdf, 104,8 kB)
  • Příloha 21 - příklad výstupu modelu STIN (pdf, 48,7 kB)

Posouzení větrných poměrů lokality (nebo určitého území) je klíčovým podkladem při plánování výstavby větrné elektrárny či farmy větrných elektráren. Rozlišujeme dvě úrovně posouzení:

  1. Posouzení na základě matematických modelůJedná se o předběžnou informaci o větrných poměrech lokality, která je zatížena nejistotami matematických modelů. V našich posudcích je tato nejistota částečně omezena použitím více modelů a jejich kvalifikovaným zhodnocením. Toto posouzení je zejména vhodné pro:
    • projekty malých větrných elektráren jako základní informace o vhodnosti lokality pro stavbu elektrárny (investice do měření by v tomto případě byla neadekvátně vysoká)
    • projekty středních či velkých větrných elektráren jako předběžná informace o vhodnosti lokality pro stavbu elektrárny či farmy elektráren
    • jiné projekty či záměry (i mimo větrnou energetiku) , kde je potřeba znát větrné poměry lokality či určitého území
  2. Posouzení na základě měření větru v lokalitěMěření větru v lokalitě je (za podmínky jeho řádného provedení a správného vyhodnocení) kvalitním podkladem pro stanovení větrného potenciálu plánované větrné elektrárny. Zvláště ve členitém terénu je zcela nezbytným předpokladem stavby střední či velké větrné elektrárny . Toto posouzení umožňuje - v závislosti na kvalitě samotného měření - výrazné zpřesnění finančního propočtu projektu větrné elektrárny, případně též analýzu rizik s ním spojených. Z hlediska využití slouží:
    • zhotoviteli projektu pro rozhodnutí o použité technologii a designu větrné farmy
    • investorovi jako podklad pro konečné investiční rozhodnutí
    • bankovnímu ústavu jako podklad pro poskytnutí úvěru.
Kontakt:
Mgr. Lukáš Pop, Ph.D.
Ústav fyziky atmosféry AV ČR, v.v.i.
Boční II/1401, 141 00, Praha 4
e-mail: pop@ufa.cas.cz

Posudek na základě matematických modelů

Posudek vychází z výpočtů tří modelů VAS/WAsP 1, VAS/WAsP 2 a PIAP

Posudek standardně obsahuje:

  • geografickou charakteristiku lokality
  • informaci o použitých modelech
  • informaci o použité výkonové křivce elektrárny
  • výsledky matematických modelů (ukázka: VAS/WAsP, PIAP):
    • průměrnou rychlost větru, výrobu energie a kapacitní faktor na zadaném typu větrné elektrárny v profilu ve výšce od 10 m do 140 m nad zemským povrchem
    • větrnou růžici četností a rychlostí větru
    • u modelů VAS/WAsP též parametry Weibullova rozdělení a hustotu výkonu ve větrné růžici a ve vertikálním profilu
  • kvalifikovanou diskusi výsledků matematických modelů - stanovení nejpravděpodobnější výsledné předpokládané hodnoty průměrné rychlosti větru a výroby energie v lokalitě
  • odhad nejistoty vypočtené výroby elektrické energie

Dále provádíme:

  • výpočet výroby energie větrnou farmou včetně výpočtu ztráty energie vzájemným stíněním elektráren
  • plošný výpočet průměrné rychlosti větru či hustoty výkonu na zadaném území (lokální optimalizovaná větrná mapa – obrázek i digitálně)

Obvyklá doba zpracování posudku je 2-4 týdny od obdržení závazné objednávky. V naléhavých případech můžeme v závislosti na našich možnostech provést expresní zpracování posudku v kratším termínu.

Objednávka musí obsahovat:

  • přesnou polohu větrné elektrárny (elektráren) v podobě souřadnic nebo zákresu ve srozumitelné mapě
  • hodnocený typ větrné elektrárny včetně výšky osy rotoru nad zemským povrchem (výšky tubusu)
  • případné další požadavky (například na výpočet ztrát vzájemným stíněním elektráren či plošný efekt)
  • souhlas s cenou - bude sdělena na dotázání, závisí na požadovaném rozsahu posouzení

Další podklady:

Nemáme k dispozici výkonové křivky pro všechny typy větrných elektráren, někdy proto může být potřeba, aby objednatel výkonovou křivku poskytl. Tato je potenciálnímu zájemci o větrnou elektrárnu obvykle dodána výrobcem. Výkonovou křivkou se rozumí tabulka hodnot výroby energie a hodnot "thrust coefficient" (Ct-coefficient) pro celé rozmezí relevantních rychlostí větru (typicky 3-25 m/s nebo podobně). Hodnoty Ct-coefficientu nejsou nutné v případě, že jde pouze o výpočet v jednom bodě bez vlivu dalších větrných elektráren. V případě raných fází plánování na konkrétním typu tolik nezáleží a pravděpodobně bude možné si vystačit s typy elektráren, které máme k dispozici.

Samozřejmě mohou být výhodou též jakékoli informace o výsledcích měření větru či výroby energie v místě či blízkém okolí. Záleží ovšem na jejich kvalitě, v případě málo kvalitních či špatně zdokumentovaných dat jde pouze o podpůrnou informaci.

Posudek na základě měření větru v lokalitě

Na rozdíl od minulosti nenabízíme praktické provedení měření větru. Za tímto účelem se lze obrátit na některou společnost tuto službu poskytující či se o měření pokusit vlastními silami (to není neproveditelné, důrazně však doporučujeme odbornou asistenci či při sestavování měřící soupravy a vztyčení stožáru - například ze strany pronajímatele či prodejce měřícího zařízení).

Z naší strany můžeme nabídnout konzultaci ohledně návrhu měřící sestavy a poté předběžnou kontrolu měřených dat. Především se však soustředíme na zpracování výsledků měření a následné vyhodnocení větrného potenciálu plánované větrné farmy.

Studie může vycházet ze stožárového měření větru, měření prostředky dálkové detekce (LIDAR, SODAR), měření na větrných elektrárnách, případě z kombinace více zdrojů.

Studie založená na měření větru v lokalitě standardně obsahuje:

  • stručnou charakteristiku místa měření, plánované větrné farmy a použitého měřícího zařízení
  • kontrolu dat, popis a opravu zjištěných nesrovnalostí, odstranění chybných či podezřelých dat
  • přepočet krátkodobého měření na dlouhodobý normál (Era Interim či MERRA)
  • výpočet výroby energie větrnou farmou modelem WAsP včetně zahrnutí ztrát způsobených vzájemným stíněním elektráren
  • odhad nejistoty vypočtené výroby elektrické energie (nemusí být zařazen, záleží na požadavcích objednavatele)

Další možnosti:

  • přepočet na jinou lokalitu (přesnost výsledku však se vzdáleností od měření prudce klesá
  • plošný výpočet průměrné rychlosti větru či hustoty výkonu na zadaném území (lokální optimalizovaná větrná mapa – obrázek i digitálně)

Obvyklá doba zpracování studie tohoto typu je 6–10 týdnů, a to v závislosti na náročnosti zpracování dat a našich časových možnostech. Expresní zpracování v kratším termínu může být možné v závislosti na konkrétních časových možnostech, i v takovém případě však počítejte s dobou zpracování více než 1 týden, neboť se jedná o časově náročnou činnost.

Potřebné podklady:

  • písemná objednávka obsahující souhlas s cenou - bude sdělena na dotázání, závisí na kvalitě a rozsahu dat a na požadovaném rozsahu posouzení
  • přesné souřadnice větrných elekráren a měřícího stožáru
  • výška a umístění měřících senzorů
  • typ a výška větrných elekráren, případně též jejich výkonové křivky
  • co nejpodrobnější fotodokumentace (zejména v případě, že je studie objednána až po ukončení měření a není již možné provést osobní návštěvu měřícího zařízení))
  • naměřená data v 10-minutovém intervalu (resp. v takovém intervalu, jak byla zapisována)
  • informace, zda se jedná o výsledné hodnoty rychlosti a směru větru nebo zda mají být dodané údaje před použitím nějak korigovány
  • co nejvíce dalších informací o měření samotném (typ přístroje, použitý čas, záznam událostí v průběhu měření a pod.

Poznámky:

Nemáme k dispozici výkonové křivky pro všechny typy větrných elektráren, někdy proto může být potřeba, aby objednatel výkonovou křivku poskytl. Tato je potenciálnímu zájemci o větrnou elektrárnu obvykle dodána výrobcem. Výkonovou křivkou se rozumí tabulka hodnot výroby energie a hodnot "thrust coefficient" (Ct-coefficient) pro celé rozmezí relevantních rychlostí větru (typicky 3-25 m/s nebo podobně). Hodnoty Ct-coefficientu nejsou nutné v případě, že jde pouze o výpočet v jednom bodě bez vlivu dalších větrných elektráren.

Je vhodné, aby provozovatel měření kontaktoval zpracovatele co nejdříve, nejlépe již na počátku samotného měření.