1 1 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne Proces planowania i błędy popełniane przy inwestycji w małą elektrownię wiatrową Piotr Doerffer Krzysztof Doerffer  Dostępna informacja o wiatrakach  Oczekiwania inwestora  Zderzenie z rzeczywistością

2 2 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne 1)Moc wiatraka Często jako główna albo jedyna dana kiedyś im większa tym lepsza nowe ceny

3 3 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne Oczekiwania inwestora Jeżeli podana jest jedynie moc wiatraka to inwestor ma prawo oczekiwać, że wiatrak będzie działać ze stałą mocą.  np.: 1 kW = 8760 kWh /rok

4 4 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne Jeżeli podana jest nominalna prędkość wiatru To inwestor wie, że moc wiatraka uzależniona będzie od lokalnej prędkości w miejscu posadowienia wiatraka 12 m/s  1080 W/m 2 10 m/s  625 W/m 2 Z 1 m 2 : 12 m/s - 1,0 kW 8760 kWh/rok 7 m/s - 0,2 kW 1750 kWh/rok 5 m/s - 0,07 kW 640 kWh/rok Oczekiwania inwestora

5 5 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne Moc strumienia wiatru 12 m/s  1080 W/m 2 10 m/s  625 W/m 2 Nominalne prędkości wiatru: 10 – 13 m/s Nominalne prędkości wiatru: 10 – 14 m/s V [m/s]P [W/m 2 ] 10625 121080 V [m/s]P [W/m 2 ] 25 317

6 6 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne Jeżeli podana została powierzchnia wirnika np.: średnica wirnika, wysokość i szerokość to możemy wyznaczyć efektywność wiatraka przy nominalnym wietrze Załóżmy że wiatrak ma moc 1 kW przy wietrze 12 m/s i ma powierzchnię 5 m 2 To oznacza, że ten wiatrak daje 0,2 kW /m 2 Wiemy, że moc strumienia wiatru o 1m 2 przy 12 m/s wynosi 1.08 kW. W zawiązku z tym efektywność tego wiatraka wynosi 20%. Oczekiwania inwestora

7 7 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne Jeżeli została podana cena To możemy włączyć aspekt ekonomiczny i starać się określić czy inwestycja w taki wiatrak jest opłacalna. Oczekiwania inwestora

8 8 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne Propozycja małych wiatraków na polskim rynku Wiatry znam. – różne Efektywność - ???? Ceny ????? Brak zaufania 400 – 600 W Typmoc [W]V [m/s]Średnicacena plP wiatruη ANGEL 400400 10,0 1,44272510170,39 BLACK 600600 11,0 1,6449916720,36 orkan 700400 12,5 1,2229913800,29 SkyWing 600600 13,0 1,8480034920,17 s-600600 12,5 1,2196813800,43 Air X 400400 12,5 1,15395412670,32 LE-300200 12,0 133998480,24 AC 502500 9,0 2,41750020600,24 SLS-EL-500500 8,0 2,7409018310,27 Rutland FM 1803404 11,0 1,8601621160,19 Ventus 500500 8,0 1,7237397430,67 FDCS-075A 350W350 13,8 0,75x1,41195017250,20 Eddy UGE-600600 12,0 1,4x1,62750024190,25 JFVC-500W500 8,0 2x1,1112627040,71 hummer 500500 7,0 2,7339912270,41 EW-400400 12,0 1,55342520370,20

9 9 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne Aspekt ekonomiczny ma drugą stronę – rzeczywistą realizację Określenie wietrzności w miejscu posadowienia wiatraka W przypadku zastosowań prosumenckich pomiar wietrzności stanowi często problem: - dodatkowy koszt - zadanie trudne organizacyjnie - wymaga specjalnego sprzętu - trudność w interpretacji pomiarów - wymaga czasu pomiarowego (im dłużej tym lepiej) Maszt przestawialny?

10 10 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne kWh/m 2 /rok

11 11 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne Dobre warunki – energia we wietrze - 1000 kWh/m 2 /rok Realna efektywność wiatraka jest rzędu 20% Można wiec oczekiwać 200 kWh/m 2 /rok Cena kWh =0,85 zł/kWhdo 3 kW170 zł/m 2 /rok Wiatrak 1 kW (przy 12 m/s) ma powierzchnię około 5 m 2 Dochód roczny -1 kW wiatrak = 850 zł. Cena wiatraka ????

12 12 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne

13 13 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne Prędkość wiatru w funkcji wysokości nad ziemią Profil warstwy przyściennej

14 14 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne 5,39 m/s 209 W/m 2 1393 kWh/m 2 /rok 5,39 m/s 169 W/m 2 1261 kWh/m 2 /rok

15 15 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne Wiatr i niesiona moc Efektywność wiatraka – max tam gdzie max mocy małe polepszenie dla małych wiatrów ma duże znaczenie 5,39 m/s 209 W/m 2 1393 kWh/m 2 /rok 5,39 m/s 169 W/m 2 1261 kWh/m 2 /rok

16 16 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne Pole testowe małych wiatraków Zealand (Holland) 10 wiatraków różnych producentów czas pomiaru od 2008 roku

17 17 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne Miesiąc Predkość wiatru (m/s) apr-083,5 mai-083,7 jun-083,4 jul-083,4 aug-083,6 sep-083,4 okt-083,2 nov-084,4 dec-083,7 jan-094,4 feb-093,4 Average3,7 Pole testowe małych wiatraków Zealand (Holandia)

18 18 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne Montana SkystreamPassat Ampair Airdolphin WRE060 Energy ball Swift WRE030 Truby NameCostPower kWCost/PowPow/AkWh €/kWh 3 Y inve Year av €at 12m/s €/kWkW/ m2Year averkWh/ m2 Skystream107423,332550,3121841,64603 Ampair89250,7681130,343159,45399 Airdolphin175480,8219350,3140014,64398 Montana185084,739370,2325612,41391 Passat92391,2573910,166344,85251 WRE 030270602,2123000,3355516,25249 Energy Ball43240,17254350,186920,89218 Swift132001,188000,3222919,19130 WRE 060351283,3106440,2352422,33106 Turby213501,5142330,2626826,5291

19 19 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne  Dzisiaj w kraju przystępuje się – lub tylko zapowiada – budowę linii produkcyjnych małych wiatraków przydomowych.  Oczywiście klient musi sam być odpowiedzialny za to co kupuje. Jednakże proponujemy przeprowadzanie badań sprzedawanych produktów. Takie możliwości powstają.  Kto ma prowadzić takie badania? Wydaje się, że powinien to robić producent. Ale każdy producent zrobi inne badania.  Pojedynczego klienta nie stać na takie badania natomiast grupa producentów już mogłaby sobie na to pozwolić.  Trzeba stworzyć kompetentną firmę/instytucję, która takie badania będzie prowadzić z pełną certyfikacją turbin przydomowych – trzy takie elementy proponuje IMP PAN

20 20 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne Potrzeba weryfikacji efektywności wiatraków w kraju. Standardy i certyfikaty muszą być określone. Duże braki w tym względzie. IMP PAN baza testowania małych wiatraków:  tunel aerodynamiczny wspólnie z Instytutem Lotnictwa w ramach projektu MOLANOTE 5.1 z PSSE PO IG 5.1 - Wspieranie powiązań kooperacyjnych o znaczeniu ponadregionalnym  laboratorium polowe małej energetyki wiatrowej z CTO  laboratorium w IMP PAN dla zabudowanego terenu na dachu budynku

21 21 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne Wiatrak przydomowy powinien być bezpieczny  oś poprzeczna wykorzystanie siły oporu Na polskie warunki  efektywny przy małych prędkościach wiatru  oś poprzeczna  wytrzymały na silne wiatry solidna konstrukcja bo powierzchnia jest duża

22 22 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne Wiatrak Savoniusa Nowy Wiatrak (pozycja złożona i rozłożona – odpowiednio dla silnych i słabych wiatrów) Nowy Wiatrak vs. wiatrak Savoniusa B – słaby wiatr A – mocny wiatr

23 23 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne Potrzebne są badania szczególnie dla innowacyjnych rozwiązań Dziękuję za uwagę

24 24 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne

25 25 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne MOLANOTE

26 26 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne MOLANOTE Certyfikacja laboratorium

27 27 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne Laboratorium polowe małej energetyki wiatrowej wspólnie z Centrum Techniki Okrętowej i z firmą WinEnerg

28 28 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne Laboratorium na dachu IMP PAN

29 29 Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych Poznań, 11 maj, 2016 Samowystarczalne gospodarstwo rolne