Porównanie wydajności turbin wiatrowych

Po ostatniej obszernej notce dotyczącej postępu technicznego w budowie turbin wiatrowych, dzisiaj przedstawię krótko wnioski z porównania dwu wiatraków różnej generacji: 2 MW i 4,5 MW. Aby dobrze zrozumieć ciąg dalszy moich rozważań i obliczeń warto otworzyć na oddzielnej stronie poprzednią notkę. 

Do danych i wykresów zależności mocy wiatraków od prędkości wiatru w odstępach półgodzinnych wprowadziłam demokrację względem czasu ich występowania. Numerację znajdującą się na grafice poniżej przyjmiemy za godzinę działania mocy generowanej przez turbinę przy wiatrach od 1,5 do 12,5 m/s. Możemy do tego dodać śmiało 1 godzinę dla wiatrów wiejących do 1 m/s i mamy 24 godziny, czyli pełną dobę. Zerowe wyniki nie zmienią danych na wykresie, ale ułatwią nam dalsze rozumowanie. 

Ten dziwny twór pozwala nam porównać obydwie elektrownie wiatrowe:

Turbina 4500 kW uzyskała szybciej moc znamionową, od turbiny 2000 kW, która w tych samych warunkach osiągnęła 95% mocy znamionowej. Skumulowana energia dużego wiatraka jest ponad 10-krotnie większa od mocy znamionowej i oznacza wydajność 41,8% w ciągu tej fikcyjnej doby. Wydajności miesięczne w zimie zbliżają się do tej wydajności, a dobowe prawdopodobnie je przekraczają. Tego jeszcze nie śledziłam. W tych samych warunkach turbina 2000 kW osiągnęła wydajność średnią 34%. Krócej można to wyrazić wskaźnikami godzinowymi pracy pełną parą - pond 10 godzin oraz ponad 8 godzin w ciągu doby.

Najważniejszą cechą nowych turbin jest wydajniejsza praca przy małych wiatrach, co będzie plombować częściowo dziury w bieżących fluktuacjach podaży energii wiatrowej. Dające się policzyć ilorazy energii zaczynają się od 590/25, i to jest bardzo ważne. 

Upominam się od dawna o dane produkcyjne z pojedynczych wiatraków, które będą stanowić dowód na istnienie zerowych danych o produkcji energii. Na wykresach zbiorczych, którymi dysponuję nie ma godzin z zerową produkcją energii wykazywanej w ciągu godziny każdej doby. Dzieje się tak w zestawieniach danych godzinowych doby, miesiąca i roku. Uporządkowane dane stanowią wyraźny próg przy wejściu, wynikający z faktu, że w populacji liczącej tysiące wiatraków, zawsze znajdzie się kilkadziesiąt lub kilkaset pracujących na niskich obrotach. Wiele osób pisało już u mnie w komentarzach, że wiatraki przeważnie nie obracają się. 

Potwierdzeniem wyższości turbiny opisywanej od jej poprzedniczek mogą być informacje o wiatrakach pracujących w Niemczech i w Danii. Statystyki BP za rok 2017 wskazują, że w Niemczech przy wzroście mocy o 12,7% osiągnięto przyrost produkcji energii o 33,8%, a w Danii odpowiednio +5,4% mocy i +15,9% energii. Rok 2017 był szczególnie dobry dla energetyki wiatrowej, jednak takie zróżnicowanie przyrostów mocy i energii potwierdza znaczący postęp technologiczny w branży. 

Ważną informacją jest ograniczanie liczby działających turbin wiatrowych na lądzie. W Danii przy podmianie turbin zużytych planuje się ograniczyć ich liczbę. Ponad połowa istniejących lokalizacji z solidnymi fundamentami zostanie bez nadbudowy. To miałam na myśli kończąc jedną z wcześniejszych notek zawołaniem: Spieszmy się powoli.