vetroelektrane i dio
TRANSCRIPT
![Page 1: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/1.jpg)
VJETROELEKTRANE
Željko ðurišić
2011.
![Page 2: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/2.jpg)
TEME KOJE ĆE SE OBRAðIVATI U
OKVIRU KURSA
Pregled stanja u oblasti vjetroenergetike u Evropi i svijetu- Istorijat vjetroelektrana- Savremeni koncept elektromehaničke konverzije energije vjetra- Instalisani kapaciteti vjetroelektrana u Evropi i svetu- Pravci budućeg razvoja vjetroenergetike u Evropi i svetu
Energija vjetra- Geostrofski i površinski vjetrovi- Snaga vjetrai njena zavisnost od pritiska i temperature vazduha- Visinski profil brzine vjetra
- Turbulentnost vjetra
![Page 3: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/3.jpg)
Mjerenje i analiza pokazatelja resursae energije vjetra- Mjerno-akviziciona oprema- Izbor i montaža mjerne opreme na merni stub- Statistička obrada mjernih podataka- Analiza dugoročnog potencijala vjetra na ciljnoj lokaciji- Procena ekstremnih brzina vjetra
Regionalna klimatologija vjetra- Modelovanje prepreka- Modelovanje hrapavosti terena- Modelovanje orografije terena- Matematički model za procjenu visinskog profila brzine vjetra baziran na metodi minimuma sume kvadrata odstupanja- Izrada regionalne mapa vjetroenergetskog potencijela- Atlas vjetrova Srbije
![Page 4: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/4.jpg)
Vjetroturbine- Vjetroturbine sa vertikalnom osovinom- Vjetroturbine sa horizontalnom osovinom- Mehaničke karakteristike savremenih vjetroturbina velike snage- Sila, moment i snaga vjetroturbine- Idealna karakteristika snage vjetroturbine- Koncepti upravljanja snagom kod realnih vjetroturbina
Vjetroagregat- vjetroagregat sa IM sa kaveznim rotorom- vjetroagregat sa IM sa namotanim rotorom i promjenljivim otpronikom u rotorskom kolu.- vjetroagregat sa dvostrano napajanom indukcionom mašinom- vjetroagregat sa sinhronom mašinom
![Page 5: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/5.jpg)
Energetski pretvarači kod vjetrogeneratora velikih snaga- Soft starter - Kompenzator reaktivne snage- Pretvarač za dinamičku kontrolu snage disipacije na eksternom otporniku u rotroskom kolu- Back-to-back PWM naponski invertor
Eksploatacione karakteristike vjetroagregata- Stepen iskorišćenja vjetroagregata- Kriva snage vjetroagregata- Uticaj meteoroloških faktora na efikasnost vjetroagregata- Mehanička naprezanja vitalnih elemenata vjetroagregata
![Page 6: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/6.jpg)
Osnovi projektovanja vjetroelektrana- Izbor tipa vjetroagregata- Prostorni raspored vjetroagregata unutar vjetroelektrane- Efekat zavjetrine- Uslovi transporta i montaže opreme- Priključenje vjetroelektrane na EES- Gromobranska zaštita- Proračun godišnje proizvodnje vjetroelektrane
Integracija vjetroelektrana u elektroenergetski sistem- Modeli za predikciju proizvodnje vjetroelektrana- Balansiranje snage vjetroelektrane- Uticaj kvarova u mreži na rad vjetroelektrane- Rad vjetroelektrane u ekstremnim meteorološkim uslovima- Kvalitet električne energije koju proizvode vjetroelektrane
![Page 7: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/7.jpg)
Ekonomičnost vjetroelektrana- Investicioni troškovi izgradnje vjetroelektrane- Eksploatacioni troškovi- Troškovi proizvodnje električne energije u vjetroelektranama- Uticaj sezonske i dnevne varijacije brzine vjetra na ekonomičnost vjetroelektrana u uslovima slobodnog tržišta
Negativni uticaji rada vjetroelektrana na okolinu- Uticaj na ptice - Buka pri radu vjetroelektrane- Treperenje sjenke vjetroturbine- Vizuelni uticaj- Uticaj na radiotelekomunikacione i relejne sisteme
![Page 8: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/8.jpg)
Vjetroagragati u izolovanom sistemu
- Optimizacija snage vjetroagregata za napajanje izolovanog potrošača
- Hibridni sistemi sa vjetroagregatima
- vjetroagregati u sistemima za navodnjavanje
![Page 9: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/9.jpg)
Pregled instalisanih proizvodnih kapaciteta električne energije u EU u periodu 2000 – 2010.
Wind energy will meet 50% of EU electricity in 2050???
![Page 10: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/10.jpg)
Trend porasta instalisanih kapaciteta u vetroelektranama u Evropi
![Page 11: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/11.jpg)
![Page 12: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/12.jpg)
![Page 13: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/13.jpg)
Prvi vjetroagregat u Srbiji, Leskova, Tutin
![Page 14: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/14.jpg)
Svetski vjetroenergetski resursi(kopneni - onshorevjetrovi)
Resursi su izraženi u TWh/god ekvivalentneelektrične energije (ukupno 53000 TWh/god)
![Page 15: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/15.jpg)
ISTORIJSKI RAZVOJ VJETROELEKTRANA
200 p.n.e
.
.
.1891.
Poul la Cour...
2009.
Enercon E126, 6 MW
![Page 16: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/16.jpg)
Savremeni koncept elektromehaničke konverzije energije vjetra
![Page 17: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/17.jpg)
Funkcionalni sklop modernog vjetroagregata
(Vestas V90, 3 MW)
![Page 18: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/18.jpg)
GEOSTROFSKI VJETROVI
Geostrofski vjetrovi u idealizovanim uslovima
Sile koje uzrokuju geostrofskevjetrove:
•Gradijentna sila pritiska•Coriolisova sila•Gravitaciona sila
Osnovne karakteristike geostrofskihvjetrova:
•Duvaju na visinama iznad 2 km•Na njih ne utiče površina zemlje•Nisu od direktnog interesa za vjetroelektrane
![Page 19: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/19.jpg)
Geostrofski vjetrovi za prosečan januar
Geostrofski vjetrovi u realnim uslovima
![Page 20: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/20.jpg)
Geostrofski vjetrovi za prosečan jul
![Page 21: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/21.jpg)
Satelitski snimak geostrofskih vjetrova u okolini centra ciklona lociranog na sjevernoj hemisferi
(A – Island) i južnoj hemisferi (B)
![Page 22: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/22.jpg)
POVRŠINSKI VJETROVI
Osnovne karakteristike:
• Predstavljaju kretanje vazdušnih masa u prizemnom sloju atmosfere
• Posledica su formiranja centara niskog i visokog pritiska na mezonivou (10∼100 km) koje uzrokuje lokalna razlika u zagrijevanju tla
• Uticaj stanja površine tla na površinske vjetrove je dominantan
• Uticaj rotacije zemlje je zanemarljiv
• Od direktnog su interesa za vjetroenergetiku!
![Page 23: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/23.jpg)
Mehanizmi nastanka morskih vjetrova
![Page 24: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/24.jpg)
Mehanizmi nastanka planinskih vjetrova
![Page 25: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/25.jpg)
SNAGA VJETRA
![Page 26: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/26.jpg)
Hronološki pregled razvoja vjetroagregata kompanije Vestas
Trend: • Korišćenje vjetroturbina velikog prečnika (povećanje A)• Instalacija na visokim stubovima (povećanje v)
![Page 27: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/27.jpg)
Zavisnost snage vjetra od pritiska i temperature vazduha
![Page 28: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/28.jpg)
Promjena gustine vazduha sa nadmorskom visinom
![Page 29: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/29.jpg)
![Page 30: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/30.jpg)
VISINSKI PROFIL BRZINE VJETRA
Usled trenja vazdušnih masa i površine tla (boundary layer effect), kao i unutrašnjeg viskoznog trenja u struji vazduha, brzina vjetra raste sa visinom iznad tla. Visinski profil brzine vjetra najviše zavisi od stanja površine tla, odnosno od hrapavosti tla, i stabilnosti atmosfere.
Za praktične proračune u vjetroenergetici koriste se dva poluempirijskamatematička modela pomoću kojih se opisuje visinski profil brzine vjetra i to:
• Logaritamski zakon (logaritam low)• Eksopnencijalni zakon (power low)
![Page 31: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/31.jpg)
LOGARITAMSKI ZAKON
0
* ln)(z
z
k
vzv =
Ovaj zakon proističe iz K-teorije koja je u meteorologiji primjenljiva u uslovima neutralne stabilnosti atmosfere:
v(z) - brzina vjetra na visini z iznad zemlje,k - von Karmanova konstanta. v* - frikciona brzina. z0 - dužina hrapavosti (roughness length).
Praktične jednačine za analizu visinskog profila brzine vjetra:
v1 brzina vjetra na visini z1 iznad zemljev2 brzinu vjetra na visini z2 iznad zemlje
![Page 32: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/32.jpg)
Klasa hrapavosti i dužina hrapavosti za različite terene prema WAsP metodologiji
![Page 33: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/33.jpg)
Tereni različite klase hrapavosti
z0=0,03m z0=0,3m
![Page 34: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/34.jpg)
![Page 35: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/35.jpg)
MODIFIKOVANI LOGARITAMSKI ZAKON
Koristi se za analizu visinskog profila brzine vjetra za veće visine
(do ~300 m) na kojima geostrofski vjetrovi postaju uticajniji:
+=
h
z
z
z
k
vzv 75,5ln)(
0
*
Prethodna relacija je praktično upotrebljiva ako raspolažemo merenjima brzine vjetrav1 na nekoj visini z1. Brzina vjetrav2 na visini z2 se može sračunati prema sledećoj relaciji:
11
0
1
2
0
2
2
75,5ln
75,5ln
v
h
z
z
zh
z
z
z
v
+
+=
![Page 36: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/36.jpg)
EKSPONCIJALNI ZAKON
![Page 37: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/37.jpg)
UTICAJ STABILNOSTI ATMOSFERE
NA VISINSKI PROFIL BRZINE VJETRAMjera stabilnosti atmosfere je visinski gradijent temperature vazduha.
Neutralna atmosferaodgovara adijabatskim uslovima, odnosno uslovima u kojima nema razmjene toplote izmeñu površine zemlje i
vazduha (toplotni fluks je praktično jednak nuli).
![Page 38: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/38.jpg)
![Page 39: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/39.jpg)
Karakteristike atmosfere u pogledu njene stabilnosti
• Neutralna atmosferaodgovara adijabatskim uslovima, odnosno uslovima u kojima nema razmjene toplote izmeñu površine zemlje i vazduha (toplotni fluks je praktično jednak nuli).
• Uslovi za nestabilnu atmosferuse tipično javljaju u toku vedrog dana kada sunce intenzivno zagrijeva površinu zemlje, koja postaje toplija od vazduha u prizemnom sloju.
• Uslovi za stabilnu atmosferu se tipično javljaju noću kada zemlja postaje hladnija od vazduha, pa je transfer toplote suprotan u odnosu na period dana, tj. zemlja hladi prizemne slojeve vazduha.
![Page 40: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/40.jpg)
Uticaj stabilnosti atmosfere na visinski profil brzine vjetra
![Page 41: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/41.jpg)
Tipične dnevne varijacije brzine vjetra na različitim visinama izmerene na lokaciji
Bavanište u Južnom Banatu
![Page 42: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/42.jpg)
Srednje satne vrijednosti koeficijenta smicanja
vjetra (α) na lokaciji Bavnište
![Page 43: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/43.jpg)
Modelovanje visinskog profila brzine vjetra u uslovima stabilne i nestabilne atmosfere
![Page 44: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/44.jpg)
![Page 45: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/45.jpg)
Promjena brzine vjetra u vremenu
U oblasti vjetroenergetike standardni interval usrednjavanja brzine vjetraje 10 min. Svako odstupanje trentune brzine vjetra od srednje vrijednostiu odgovarajućem desetomintnog intervalu predstavlja turbulentnost.
![Page 46: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/46.jpg)
Mjere turbulentnostivjetra
![Page 47: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/47.jpg)
• Intenzitet turbulentnosti opada sa visinom iznad tla. U slučaju homogenog ravnog tla promjena intenziteta turbulentnosti sa visinom se može modelovati relacijom:
• Turbulentnost je po pravilu veća pri slabijim vjetrovima
• Prirodna turbulentnost vjetra se obično kreće u granicama od 8% za morske vjetrove do 14% za kopnene vjetrove u ravničarskim predjelima.
Karakteristike turbulentnosti vjetra( )0ln
1)(
zzzI ≈
( )0ln1
)(zz
zI ≈
![Page 48: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/48.jpg)
Uticaj prepreka na turbulentnost vjetra( )0ln
1)(
zzzI ≈
Turbulentan vjetar izaziva dodatna mehanička naprezanja vjetroturbina, a takoñe smanjuje i stepen iskorišćenja vjetroturbine. Treba imati u vidu da sama vjetroturbina predstavlja prepreku za vjetartako da ona uzrokuje povećanje turbulentnosti vjetra kojim mogu biti
pogoñene vjetroturbine ako se one postave u njenoj blizini.
Smjer vjetra
![Page 49: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/49.jpg)
MJERENJE PARAMETARA VJETRA NA MIKROLOKACIJI
• Izbor lokacije za postavljanje anemometarskog mjernog stuba
• Izbor opreme
• Orjentacija senzora
• Vremenski period trajanja mjerenja
![Page 50: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/50.jpg)
Izbor lokacije za postavljanje anemometarskog mjernog stuba
××
�
![Page 51: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/51.jpg)
Koliko je maksimalno prihvatljivo rastaojanje
izmeñu mjernog stuba i lokacije vjetroturbine?
D=?
Odgovor: Zavisi od kompleksnosti terena
![Page 52: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/52.jpg)
Preporuke za pozicioniranje mjernih stubova*
*Wind Farm Design (couse notes), Garrad Hassan Deutschland GmbH
![Page 53: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/53.jpg)
Izbor opreme za merenje parametara vjetra
Osnovni (obavezni) senzori:
60 m anemometarski stub montiranu Južnom Banatu
Anemometar
Pokazivač smjera vjetra(wind vane)
Termometar
![Page 54: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/54.jpg)
Problemi pri mjerenju brzine vjetra:
- Uticaj sjenke stuba na tačnost mjerenja
- Uticaj sjenke gromobranskog šiljka na tačnost mjerenja
- Uticaj konzola (nosača) anemometara na tačnost mjerenja
- Uticaj sjenke ukrutnih sajli na tačnost mjerenja
- Posolica i drugi atmosferski talozi
-Zaleñivanje opreme
- . . .
![Page 55: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/55.jpg)
Uticaj stuba na tačnost mjerenjabrzine vjetra
Odnos izmerenih brzina vjetra za dva identična anemometrapostavljena na istoj visini sa orjentacijom u suprotnim smerovima
![Page 56: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/56.jpg)
Uticaj stuba na tačnost mjerenja brzine vjetra(IEC 61400-12-1)
Smer vjetra
Smer vjetra
Cjevasti stub
Rešetkasti trougaoni stub
![Page 57: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/57.jpg)
Orjentacija anemomeara u odnosu nadominantni smjer vjetra
Dominantni smjer vjetra
![Page 58: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/58.jpg)
12×d
d
7×D
10×D
Preporuka za montažu opreme (IEC 61400-12-1)
![Page 59: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/59.jpg)
Problem zaleñivanja senzora
IceFree3 Wind VaneIceFree3 Anemometer Sonic Anemometer
![Page 60: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/60.jpg)
Statistička obrada mjernih podataka
Period mjerenja brzine vjetra na nekoj lokaciji u cilju istraživanja vjetroenergetskog potencijala je minimalno jednu godinu.
Za svaki senzor (anemometar, pokazivač smjera vjetra, termometar) u svakom desetominutnom intervalu memorišu se 4 podatka i to:
• srednja desetominutna vrijednost mjerene veličine,• maksimalna vrijednost, • minimalna vrijednost, • standardna devijacija.
Nakon završetka kampanje mjerenja potrebno je mjerne podatke filtrirati, odnosno evidentirati i izbaciti podatke koji nisu validni (npr. zbog zaleñivanja opreme).
![Page 61: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/61.jpg)
Dio zaglavlja i “sirovih” mjernih podatakasa mjernog stuba Bavanište
Srednja desetominutna vrijednost
Standardna devijacija
Maksimalna vrijednost
Minimalna vrijednost
![Page 62: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/62.jpg)
Srednja brzina i gustina snage vjetra
![Page 63: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/63.jpg)
RUŽA VJETROVA
12 segmentna ruža vjetrova za lokacijuBavanistansko polje u južnom Banatu
N
E
S
W Dominantni smjer vjetra 1200(±150)Vjetar iz ovog smjera je duvao 23,8 % vremena ili oko 2100 sati u godini
![Page 64: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/64.jpg)
Diskretni i kontinualni histogram brzina vjetra
Weibullova funkcija
Faktor skaliranjaFaktor oblika
![Page 65: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/65.jpg)
Oblik funkcije raspodele gustine vjerovatnoćebrzine vjetra za različite faktore oblika
![Page 66: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/66.jpg)
Proračun osnovnih statističkih parametara na osnovu Weibullove statistike
Srednja brzina vjetra:
Srednja gustina snage vjetra:
∫∞
+Γ==0
333 )3
1()()(k
cdVVpVV
)1
1(
)3
1()(
33
3
k
kV
V
m +Γ
+Γ=
3
3
3
)1
1(
)3
1(
21
)(21
mV
k
kVP+Γ
+Γ== ρρ
)(2
1 3VP ρ=
![Page 67: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/67.jpg)
![Page 68: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/68.jpg)
Proračun osnovnih statističkih parametara na osnovu Rayleigheve statistike
Za k=2 Weibullova funkcija raspodele gustine vjerovatnoće brzine vjetranaziva se Rayleigheva funkcija raspodele vjerovatnoće brzine vjetra
![Page 69: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/69.jpg)
Proračun osnovnih statističkih parametara na osnovu Rayleigheve statistike
Srednja brzina vjetra:
Srednja gustina snage vjetra:
![Page 70: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/70.jpg)
Analiza dugoročnog potencijala vjetra na
ciljnoj lokaciji
Nesigurnosti u procjeni dugoročnog potencijala vjetrau zavisnosti od trajanja mjerenja
![Page 71: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/71.jpg)
Varijacije srednjih godišnjih i desetogodišnjih brzina vjetra za jednu lokaciju u Danskoj
![Page 72: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/72.jpg)
Odreñivanje dugoročne prosječne brzina vjetra na ciljnoj lokaciji pomoću metode minimuma sume kvadrata
Potrebno je prikupiti tri seta podataka i to:
• mjerne podatke o brzini i smjeru vjetra na ciljnoj lokaciji za
odreñeni vremenski period (npr. godinu dana)
• mjerne podatke o brzini i smjeru vjetra u referentnoj mjernoj stanici za isti vremenski period
• istorijske mjerne podatke o brzini i smjeru vjetraza referentnu mjernu stanicu za period od najmanje 10 godina.
21 CVCV ms +=
![Page 73: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/73.jpg)
Korelacija mjernih podataka Humka Nagula – met. stanica Vršac za sektor 6
8763,18768,0 += ms vv
![Page 74: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/74.jpg)
Extremni vjetrovi
Za sertifikovanje vjetroturbina prema IEC 61400 – 1 mjerodavna je maksimalna srednja desetomintna brzina vjetra koja se javlja jednom u 50 god.
Kako procijeniti ekstremnu brzinu vjetra?
• Modeli na bazi Gumbelove statistike
• IEC model:
srgodgod VV ⋅= 550 srgodgod VV ⋅= 550
srgodgod VV ⋅= 550
![Page 75: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/75.jpg)
REGIONALNA KLIMATOLOGIJA VJETRA
![Page 76: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/76.jpg)
Problem: Predikcija proizvodnje vjetroagregata na bazi mjerenja parametara vjetra u udaljenoj mernoj stanici
D=?
Princip sličnosti: Mjerna stanica i mikrolokacija vjetroturbine moraju biti slične u pogledu:
- topografskih elemenata (nagib terena, nadmorska visina, hrapavost terena, ...),
- klimatskih elemenata (regionalne klimatologije vjetra, atmosferske stabilnosti, ...).
![Page 77: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/77.jpg)
Metodlogija za procjenu regionalne klimatologijevjetra i vjetroenergeteskog potencijala na ciljnoj mikrolokaciji
![Page 78: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/78.jpg)
Visinska ekstrapolacija mjernih podataka pomoću metode najmanjih kvadrata
V1, z1
V3, z3
V4, z4
V2, z2
Metoda minimuma sume kvadrata odstupanja:
Vx=?, z Pretpostavimo log visinki profil v(z)
b1=? b2=?
Vx
![Page 79: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/79.jpg)
Mjereni podaciEstimirani mjerni
podaci na zeljenu visinu z
* * * * * *Min. sum. kvadrata
![Page 80: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/80.jpg)
Modelovanje objekta u slučaju da je merna oprema postavljena na krov objekta
Merna stanica u Negotinu Merna stanica u B. Karlovcu
![Page 81: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/81.jpg)
Modelovanje objekta u WAsP-u ako je mjernaoprema postavljena na krov objekta
virtuelni ,,objekat,,nagib 20%
Objekat se ,,zamjenjuje,, brijegomčiji je nagib 20 %. Mjerni stub je na vrhu virtuelnog brijega. Visina stuba odgovara stvarnoj visini dijela iznad krova.
Stvarni objekat sa mjernim stubom
![Page 82: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/82.jpg)
Efekat prepreke visine hs na parametre vjetra
![Page 83: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/83.jpg)
Modelovanje prepreka u WAsP-u
A
AP 0=
![Page 84: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/84.jpg)
Efekat terena na vjetroenergetski potencijal
![Page 85: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/85.jpg)
Efekat terena na vjetroenergetski potencijal
• Efekat brda• Efekat promjene hrapavosti terena
![Page 86: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/86.jpg)
Promjena visinskog profila brzine vjetra pri prelasku
sa jedne na drugu kalasu hrapavosti terena
),max(;1ln 0201'0'
0'0
'0
zzzz
xk
z
z
z
z =⋅=
−
x
z
![Page 87: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/87.jpg)
Identifikacija kontura promene hrapavosti terena
• Baze podatak o hrapavosti terena (makro nivo)
- Corine Land Cover
• Satelitski snimci (mezo nivo)- Google Earth- LANDSAT
• Obilaskom terena (mikro nivo)- generisanje kontura pomoću GPS ureñaja- utvrñivanje klase hrapavosti terena
![Page 88: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/88.jpg)
Identifikacijakonturapromenehrapaovostiterenašireg regiona Deliblatske peščare korišćenjem
LENDSAT satelitskih snimaka
![Page 89: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/89.jpg)
Vektorska WAsP mapa kontura promjene hrapavosti terenaza širi region Deliblatske peščare sa naznačenom poziciom
mjernog stuba i planirane vjetroelektrane
![Page 90: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/90.jpg)
Uticaj šume na visinski profil brzine vetra
![Page 91: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/91.jpg)
Modelovanje šume
Vjetroagregatvisine z u
šumi visine h
Šuma u topografskoj mapi
dobijonoj iz SRTM podataka!
![Page 92: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/92.jpg)
Efekat brda na profil brzine vetra
![Page 93: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/93.jpg)
Uticaj orografije terena na visinski profil brzine vetra
Povećanje brzine vetra
Nagib < 30%
Povećanje brzine vetra Turbulencije
Nagib > 30%
![Page 94: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/94.jpg)
Modelovanje orografije terena• Ručno generisanje izohipsa na osnovu skeniranih mapa
• Generisanje izohipsa koršćenjem SRTM (Shuttle Radar Topgraphy Mission) podataka i softvera: Global Mapper, Surfer, Saga GIS …
•Radarska interferometrijska tehnika
•Pokriveno oko 80 % površine zemlje
•Rezolucija:- 30 m za USA-90 m za ostatak sveta
•Tačnost visinskih kota 5 do 10 m
![Page 95: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/95.jpg)
Snimak ciljnog regiona Bavaništansko polje sa pozicijom mjernog stuba
![Page 96: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/96.jpg)
Vektoraka WAsP topografska mapa regiona Bavaništansko Polje sa naznačenom pozicijom mjernog
stuba i mikrolokacijama planirane vjetroelektrane
![Page 97: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/97.jpg)
WAsP topografska mapa šireg regiona Deli Jovana kao primjer umjereno kompleksnog terena sa naznačenom
pozicijom mjernog stuba.
![Page 98: Vetroelektrane I Dio](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081720/557210e4497959fc0b8ddc5d/html5/thumbnails/98.jpg)
Mapa srednjih godišnjih brzina vjetra na visini 60 m za širi ciljni region Deliblatske peščare