Rīga, 01.03.2011.

Vēja enerģijas izmantošanas iespējas Latvijā

Prof.,Dr.habil.sc.ing. Pēteris Šipkovs Fizikālās enerģētikas institūts

Enerģijas resursu laboratorijas vadītājs

Rīga, 01.03.2011.

Satura radītājs

Enerģijas bilance Elektroenerģijas piegāde Latvijā

Atjaunojamo energoresursu izmantošana Vēja enerģijas izmantošana

Vēja enerģijas potenciāls Vēja enerģijas mērījumi Vēja iekārtas Vēja enerģijas izmantošanas ierobēžojumi.

Rīga, 01.03.2011.

Enerģijas bilance

Enerģijas bilances analīze ļauj novērtēt vai pietiekoši efektīvi tiek izmantota

enerģija un energoresursi un analizēt iespējas piesaistīt modernas tehnoloģijas

enerģijas ražošanai un patēriņam iespēju novērtēt vietējo un atjaunojamo

energoresursu izmantošanas tagadējo līmeni un iespējas izmantot tos nākotnē.

Rīga, 01.03.2011.

Vietēja kurināmā īpatsvars kopēja energoresursu patēriņā

28%

52%

7%3% 4%

4%1% 1%

Gāze

Naftas produkti

Ogles

Importēta elektroenerģija

Hidroenerģija

Kurināmā koksne

Kūdra

Citi

Primāro energoresursu patēriņš Latvijā 1990, % (kopā 378,8 PJ)

Primāro energoresursu patēriņš Latvijā 2000, % (kopā 159,1 PJ)

31%

32%

4%

22%2%

1%

6%

2%

Gāze

Naftas produkti

Ogles

Importēta elektroenerģija

Hidroenerģija

Kurināmā koksne

Kūdra

Citi

2009, kopā 201,7 PJ (100%)

Dabas gāze29%

Naftas produkti28%

Ogles2%

Elektroenerģijas imports

9%

Biogāze0%

Vēja enerģija0%

Kūdra0%

Hidroenerģija6%

Kurināmā koksne26%

Rīga, 01.03.2011.

Atjaunojamo energoresursu potenciāls Latvijā

Energoresursi Teorētiskaisenerģijas

potenciāls (PJ)

Tehniskiiespējamais

potenciāls (PJ)

1. Biomasa 125,82 59,56

- koksne 55,44 37,8

- ātri augošo koku plantācijas

28,8 10,8

- atlikumi (mežizstrādes & kokapstrādes)

26,0 5,2

- biogāze 7,3 1,08

- salmi 8,28 4,68

2. Mazā hidroenerģētika

0,72 0,36

3. Vēja enerģija 1,08 0,72

4. Saules enerģijas izmantošana

- elektrība 0,108 0,036

- siltums 1,8 0,144

Kopā 129,528 60,82

Atjaunojamo energoresursu tehniski iespējamo potenciālu nosaka ieguves un pārstrādes iespējas un tehnoloģiskās pārveidošanas iespējas.

Rīga, 01.03.2011.

Elektroenerģijas piegāde Latvijā

Elektroenerģijas piegādes

sastāvdaļas

1997 2000 2001 2002 2005 2008

GWh GWh GWh GWh GWh GWh

TEC 1547,7 1312 1444 1501 1533 2106

HES 2952 2828 2833 2463 3325 3109

VES/% no kop.patēriņa

1,55/0,024%

4,42/0,075%

3/0,05% 11/0,17% 47/0,67 59/0,76

Elektroenerģijas imports

1822,7 1778 1883 2348 2148 2520

Kopējais patēriņš

6323,95 5922,42 6163,0 6323,0 7053 7794

Rīga, 01.03.2011.

Vēja enerģijas parametru – vēja ātruma, vēja virziena mērījumi ir ļoti svarīgi un nepieciešami vēja iekārtu uzstādīšanas optimālām izvietojumam.

Vēja enerģijas parametru mērīšanai un apstrādei izmanto speciālas iekārtas, kuras sastāv no devējiem un sistēmblokiem informācijas apstrādei un glabāšanai.

Fizikālās Enerģētikas institūts nodarbojas ar šāda veida mērījumiem jau no 1994. gada, kad bija veikti mērījumi ar LOGGER 9200 uz 30 m gara masta, bet ar vēja ģeneratoru izmantošanu kopš 1985. g.

Vēja enerģija

Rīga, 01.03.2011.

MOBILAIS VĒJA ĀTRUMA MĒRĪŠANAS KOMPLEKSS

(uz mēriekārtas LOGGER 9200 bāzes) Komplekss dot iespēju precizēt un noteikt vēja enerģijas parametrus pirms ģeneratoru uzstādīšanas.

Tehniskie parametri:

1. Komplekss ļauj noteikt - gaisa temperatūru, vēja ātrumu un virzienu. 2. Mēriekārtu (devēju) skaits - 2 (dažādos augstumos). 3. Mērījuma augstums - 10 m, 28 m. 4. Mērīšanas intervāli - 5, 10, 30, 60 min. 5. Mēriekārtas darbības ilgums - 48 dienas (automātiskā režīmā). Kompleksa aprobācija: 1. Vēja parametru noteikšana Ainažos pirms 2 vēja ģeneratoru ar 600 kW jaudu uzstādīšanas. 2. Vēja parametru noteikšana Irbenē radioteleskopa RT - 32 apkārtnē.

Rīga, 01.03.2011.

Vēja enerģijas izmantošana

Pašlaik Latvijā darbojas 47 vēja turbīnas ar jaudu 27 MW, kas saražo 1,8 % no 2009.gadā Latvijā saražotas elektroenerģijas.

Izmantojot mobilo vēja ātruma mērīšanas kompleksu LOGGER Symphonie, veikti vēja parametru mērījumi augstumā līdz 60 metriem. Uz masta ir uzstādīti devēji piecos līmeņos: vēja ātruma, vēja virziena, vēja temperatūras un vēja spiediena mērīšanai. LOGGER Symphonie reģistrējošais bloks ir savienots ar PC. Mērījumi tiek reģistrēti katras 10 sekundes un tiek pierakstīti pēc vidējās vērtības.

Rīga, 01.03.2011.

Vēja mērījumi uz Ventspils lokatora

Rīga, 01.03.2011.

Gada vidējo vēja ātrumu 10, 30 un 50 m augstumos, atsevišķos Latvijas rajonos sadalījuma karte

Rīga, 01.03.2011.

Vēja parametru mērījumu rezultāti pēc to apstrādāšanas ar speciālu datora programmu tiek attēloti grafiku veidā: Vēja enerģijas blīvuma sadalījums atkarībā no

vēja ātruma; Vēja ātruma izmaiņa stundā par periodu līdz 1

gadam; Vēja rozes ar virziena norādījumu, kurā vējš

attīsta maksimālo enerģiju; Izmērīto vēja parametru vidējo un maksimālo

parametru tabula.Šie pētījumi ļāva izstrādāt Latvijas vēja karti un

metodiskos norādījumus vēja agregātu uzstādīšanai.

Rīga, 01.03.2011.

W in d s p e e d

7 .8 6

1 0 .5 7

5 .9 6

5 .1 6

4 .8 6

4 .7 34 .5 4

4 .0 63 .4 3

7 .0 1

0 .00

2 .00

4 .00

6 .00

8 .00

10 .00

12 .00

0 100 200 300 400 500 600

m e tr

m/s

1

0

0

H

HVV h

h

81.1,30,43.3 00 mHV

Vidējā lieluma vēja ātruma sadalījuma grafiks dažādiem augstumiem

izmantojot aproksimācijas veidu

, kur

.

Rīga, 01.03.2011.

Vēja ātrums dažādos augstumos

Rīga, 01.03.2011.

Vēja roze ar virziena norādījumu, kurā vējš

sasniedz maksimālo enerģiju

.16.14

.09

.14

.21

.14

.19

.13.18

.17

.23

.18

.18

.20

.21

.18

N

EW

S

01/08/2007 to 08/08/2007

Wind Rose Ch 1, 7

SITE 0003

New Site

Percent of Total Wind Energy

Percent of Total Time

Outer Numbers are Average TIs

Inner Circle = 0%

Outer Circle = 20%

Project: New Project

Location: Irbene_2

Elevation: 53

for speeds greater than 2.5 m/s

NRG #40 Anem. m/s

Height: 53 m

Serial #: SN:16183

#200P Wind Vane

Height: 0

Serial #: SN:

Site Information:

Anemometer on channel 1:

Vane on channel 7:

Generated 15 August 2007 NRG Systems SDR Version 4.28Total 10-minute intervals: 1152 Intervals used in calculations: 1128 Percent data used: 97.9

Rīga, 01.03.2011.

Maksimālās un minimālas vēja ātrumu vērtības ar noteiktiem laika parametriem

Rīga, 01.03.2011.

Ainažu vēja ģeneratoru (2x0,6 MW) elektroenerģijas ražošana

0

50

100

150

200

250

300

350

400

January April July October

MW

h

1997

1998

1999

2000

Rīga, 01.03.2011.

Ainažu vēja stacijas darbība

Latvenergo analīze Ainažu vēja stacijas darbības

020

406080

100

120140160

180200

Mar

tsM

aijs

Augus

ts

Septe

mbr

is

Oktob

ris

Novem

bris

Decem

bris

Mēneši

Sar

ažo

tā e

lekt

roen

erģ

ija,

MW

h

0

1

2

3

4

5

6

7

1.vēja ģenerators 2.vēja ģenerators abi vēja ģeneratori vid. vēja ātrumi

Rīga, 01.03.2011.

Asinhronu elektromašīnu teorijā ir atklātas jauno tipu mašīnu īpatnības:

1. Ģeneratoru abi tinumi (primārais un sekundārais) ir savstarpēji nekustīgi un novietoti uz statora zobiem.

2. Zobrotors bez tinumiem un katrs zobs atbilst rotora polu pārim.

3. Polu skaita palielinājums ir panākts bez magnetizēšanas spolu skaita palielinājuma (viena spole uz pavairojuma polu daudzumu), tas novērš zudumus tinumos.

Teorētisko pētījumu rezultāti izveido teorētisko bāzi daudzpolu asinhronģeneratoru izstrādei ar polu skaitu līdz 100 (tagad 10). Tas ļauj samazināt ģeneratora griezienu ātrumu, kas ir svarīgi vējģeneratoru sistēmā.

Zemapgrieziena daudzpolu asinhronģeneratori dod iespēju bezreduktora iekārtas izpildījumu un tas ļauj ievērojami samazināt iekārtas masu.

Tādējādi ir panakta ģeneratora un bezreduktora ģeneratora savienojamība ar tiešo piedziņu no vējģeneratora turbīnas.

Rīga, 01.03.2011.

Izpētīti daudzpolu zemapgrieziena ģeneratori, kurus var plaši pielietot tiešas piedziņas vēja agregātos ar tiešu savienojumu ar vēja turbīnu (bez reduktora).

Izpētīti trīs īpaši perspektīvie ģeneratoru tipi: Sinhronie ģeneratori ar pastāvīgiem magnētiem; Sinhronie ģeneratori ar mainīgu induktivitāti; Divkāršas barošanas asinhronie ģeneratori.

Vēja agregātu iekārtu izpēte

Rīga, 01.03.2011.

Izstrādātas magnētiskā lauka aprēķina programmas ģeneratora šķērsvirziena šķēlumam. Uz magnētiskā lauka analīzes bāzes ir noteikti zobotu ģeneratoru zonu optimālie parametri: izmēri un enkura zobu forma, rotora polu kvantitatīvās attiecības.

Magnētiskā lauka ģeneratora šķērsgriezums ar ķemmveida zobotas zonas struktūru.

Rīga, 01.03.2011.

Pētījumu rezultātā izstrādātas vēja kartes un precizētas ar mērījumiem visā Latvijas teritorijā.

Ar LMT panākta vienošanās, lai precizētu vēja kartes izmantojot LMT torņus visā Latvijas teritorijā un tiek izstrādāti jauna tipa ģeneratori, ieviesti praksē un tiek ražoti Ventspils ventilatoru rūpnīcā un RER.

Patentēti:1) Asinhronais ģenerators2) Vējā enerģijas plūsmas sadalījums virs zemes3) Sinhronais ģenerators.

Rīga, 01.03.2011.

Vēja enerģijas izmantošanas plānošanā jārēķinās ar nozīmīgiem ierobežojumiem šā potenciāla izmantošanai:

zemes lietošanas, ornitoloģiskie, ainaviskie ierobežojumi, ierobežojumi, kas attiecas uz pieeju elektriskajiem

tīkliem un sistēmas stabilai darbības nodrošināšanai, saskaņā ar sanitārajām normām, kas Latvijā

pieņemtas, trokšņu līmenis cilvēku pastāvīgās dzīvesvietās nedrīkst pārsniegt 40 dB. Tas nozīmē, ka VES būvniecība apdzīvotu vietu tuvumā nav atļauta. Pēc mūsu mērījumiem VES trokšņu līmenis ir 53 dB (0,6 MW).

Rīga, 01.03.2011.

Baltijas valstu prognozes vēja enerģijas izmantošanā

Piekrastes teritorijā Igaunijas rietumos VES būvniecība plānota ar jaudu vairāk nekā 600 MW

Latvijā 450 MW VES būvniecība ir paredzēta un

900 MW vēja parks jūras šelfā arī ir plānots.

Lietuvas vēja parkā 2010.g. tiks sasniegta jauda 200 МW, ar mērķi sasniegt 1000 МW. Pēc 2020.g. ir plānots uzsākt darbu jūras šelfa teritorijās.

Rīga, 01.03.2011.

Līdz 2010. gadam ES paredzēts izmantot alternatīvo enerģiju:

vēja ģeneratorus ar kopējo jaudu 30 GW; saules baterijas ar kopējo jaudu 3 GWe; mazas jaudas hidroģeneratorus 100 GW; biomasu izmantot apjomā, kas ir ekvivalents 135

Mtoe; ģeotermālos ūdeņus izmantot apjomā, kas ir

ekvivalents 5,2 Mtoe; uzstādīt saules kolektorus 100 miljonus m².

Rīga, 01.03.2011.

Latvijas indikatīvie mērķi no AER saražotas enerģijas

Latvijai enerģijas apgādes un kvalitātes jautājumi iegūst sevišķu aktualitāti saistībā ar ES direktīvām. Enerģijas sektorā jārēķinās ar pienākumiem, kurus dalībvalstīm uzliek ES pret nacionālo likumdošanu, organizatorisko struktūru un procedūrām.

Saskaņā ar Direktīvas 2009/28/EK Elektrības ražošanas veicināšana, izmantojot atjaunojamos resursus iekšējā elektrības tirgū, Latvijas mērķis no atjaunojamiem energoresursiem saražotas enerģijas īpatsvaram bruto enerģijas galapatēriņā 2020.gadā noteikts 40% apmērā.

Latvijas nacionālais indikatīvais mērķis, kāds Latvijai būtu līdz 2010.gadam jāsasniedz no atjaunojamiem energoresursiem ir 49,3% (2008.g. - 41,2%, vējš – 0,8%).

Rīga, 01.03.2011.

Elektroenerģijas tarifu struktūra (Ls/kWh) bez PVN

0,03292 0,03292

0.01559 0,01170

0,00563

0,02978 0,03568

Sistēmas pakalpojumi

Obligātās iepirkuma komponentes

Elektroenerģija

0,08030

0,05100

Jaunā regulēto tarifu struktūra

Līdzšinējā tarifa struktūra

Rīga, 01.03.2011.

Harmonizēta enerģētikas sektora attīstība, izmantojot atjaunojamo enerģiju vienlaicīgi ar tradicionālajiem energoresursiem, saistīta ar izmaiņām likumdošanā, fondu izveidošanu un Latvijas apstākļos svarīgākais ir:

nepieciešamo ekonomisko instrumentu ieviešana (nodokļi, tarifi, subsīdijas);

zinātniskie pētījumi jaunu tehnoloģiju jomā; energoefektīvo iekārtu tirgus attīstība, pielietojot atbilstošu

marķēšanu un ieviešot ES un pasaules standartus enerģētikā; izglītojošā un apmācības darba veikšana atjaunojamas enerģijas

izmantošanas jomā, ieviešot demonstrācijas projektus. Enerģētikas likuma grozījumi notiek ikgadu, bet bez valsts atbalsta

un saprātīgas nodokļu politikas atjaunojamo enerģijas resursu ieviešana valstī nebūs ekonomiska.

Rīga, 01.03.2011.

Paldies par uzmanību

Fizikālās enerģētikas institūts Enerģijas resursu laboratorijaAizkraukles 21, Rīga LV-1006Tel./ Fax: +371 67553537 E-mail: shipkovs@edi.lv