AMEW-PL pierwszy cyfrowy Atlas małej energetyki wiatrowej dla obszaru Polski
Projekt AMEW-PL realizowany jest przez Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowy Instytut Badawczy we współpracy z Politechniką Wrocławską, przez zespół kierowany przez prof. Mariusza J. Figurskiego w składzie: dr B.Bochenek, dr inż. M. Gruszczyńska, M. Grzelczyk, dr A.Jaczewski, dr inż. J.Jurasz, dr A.Mazur, T.Strzyżewski i dr J.Wieczorek.
W ostatnich kilku latach rynek odnawialnych źródeł energii (OZE) w Polsce rozwija się dynamicznie, szczególnie w segmencie mikroinstalacji, tj. systemów na które decydują się właściciele małych gospodarstw domowych i podmiotów gospodarczych.
Obecnie bardzo popularnym alternatywnym sposobem pozyskiwania energii cieplnej jest jej produkcja z zastosowaniem systemów fotowoltaicznych (PV) oraz pomp ciepła. Wielu Inwestorów zwraca natomiast uwagę, że system rozliczania energii wyprodukowanej przez takie instalacje nie jest korzystny biorąc pod uwagę bilans jej podaży (PV) i popytu (zużycie przez pompy ciepła). Zwłaszcza w chłodnej połowie roku, kiedy suma energii promieniowania słonecznego może nie pokrywać bieżącego zapotrzebowania użytkownika na energię elektryczną (Rys. 1).
Rys. 1. Uśredniona temperatura w Polsce (na podstawie danych IMGW) oraz produkcja energii ze źródeł wiatrowych i słonecznych (dane ENTSO-E) w roku 2022. Temperatura powietrza jest dobrym przybliżeniem przebiegu zużycia energii przez pompę ciepła.
W ocenie naukowców z IMGW-PIB i PWr szczególnie w okresie zimowym obiecującym i perspektywicznym źródłem „czystej energii” może być energetyka wiatrowa. Wprowadzone w ostatnim czasie zmiany legislacyjne powinny wspomóc realizację takich inwestycji przez podmioty indywidualne. Natomiast podstawowym problemem jest stosunkowo słabe rozeznanie inwestorów w zasobach potencjalnej energii wiatru, zwłaszcza na wysokościach, na których ustawowo [Dz.U.2021.724 t.j] możliwe jest instalowanie turbin wiatrowych na cele gospodarstw indywidualnych, od 3 do 12 m nad poziomem gruntu.
Dodatkowo entuzjazm potencjalnych inwestorów mogą studzić doniesienia medialne, choćby z początku tego roku, gdzie komentowane są statystyki okresowe w porównaniu do jedynie wybranych okresów, a na ich podstawie wyciągane bardzo ogólne i powierzchowne wnioski.
Rys. 2. Średnia prędkość wiatru [km/h] na stacjach synoptycznych sieci IMGW-PIB w dniu 15 stycznia w latach 1992-2022
Na obszarze Polski występują stosunkowo niskie oraz średnie prędkości wiatru, ponadto bywają zróżnicowane przestrzennie i czasowo (Rys 2), co rzutuje na całościową ocenę zasobów wiatrowych. Jednakże, w niektórych regionach Polski, zwłaszcza na północy kraju i na wybrzeżu, a także lokalnie, prędkości wiatru są wystarczająco wysokie, a ich przebieg dobowy i roczny bywa ustabilizowany, co daje możliwość efektywnego wykorzystania małych turbin wiatrowych (Rys. 3).
Rys. 3. Energia użyteczna wiatru na poziomie 10 m n.p.g w terenie otwartym na obszarze Polski [kWh/m2/rok] na podstawie pomiarów z sieci synoptycznej IMGW-PIB (1971-2000) / Atlas red. Lorenc 2005 i dane INCA-PL2 (2019)
Korzystne z punktu widzenia energetyki wiatrowej prędkości wiatru obserwuje się również w wielu mniejszych obszarach, jednakże szczegółowe informacje na ich temat nie są obecnie rozpowszechniane. Baza pomiarów prędkości wiatru, aczkolwiek dobrze udokumentowana i dostępna (dane publiczne IMGW-PIB) to jednak ogranicza się do kilkudziesięciu wybranych lokalizacji w Polsce. To silne zróżnicowanie warunków wietrzności w Polsce powoduje, iż potencjalny Inwestor nie jest często w stanie podjąć, ugruntowanej wiarygodnymi obliczeniami, decyzji z zakresu inwestycji w małą energetykę wiatrową. Potrzebuje w tym procesie wsparcia eksperckiego.
Dostępne obecnie atlasy cyfrowe, bazujące na klimatologicznych opracowaniach z interpolacji danych ze stacji pomiarowych, mogą dostarczyć bardzo ogólnych i poglądowych informacji, jednak ich rozdzielczość przestrzenna rzędu kilku kilometrów oraz brak możliwości generowania szeregów czasowych danych do szczegółowej analizy mogą okazać się niewystarczające. Poniższy przykład wskazuje, że zastosowanie danych o wysokiej rozdzielczości rzędu 1×1 km pozwala na wyodrębnienie w regionie obszarów lepiej lub słabiej predysponowanych do wykorzystania na cele małej energetyki wiatrowej. Mapa przeglądowa dostępna jest na stronie IMGW-PIB Centrum Modelowania Meteorologicznego cmm.imgw.pl (w zakładce „Projekt AMEW-PL”). Na Rys. 3 przedstawiamy mapę energii użytecznej wiatru na poziomie 10 m n.p.g znaną z wielu opracowań, opublikowaną w Atlasie Klimatu Polski pod red. Prof. Haliny Lorenc z 2005 zestawioną z nowym produktem wykorzystującym dane z modelu nowcastingowego INCA-PL2 (prezentowany przykład obejmuje rok 2019). Prognozy nowcastingowe generowane są na podstawie pól prognostycznych z modelu mezoskalowego AROME oraz aktualnych pomiarów telemetrycznych, przy uwzględnieniu wpływu orografii terenu.
Wykorzystanie danych ze stacji pomiarowych oraz ich uzupełnienie o wyniki modeli systemów prognoz pogody wysokiej rozdzielczości przestrzennej i czasowej pozwala na uzyskanie lepszej reprezentacji rzeczywistych warunków wietrzności na analizowanym obszarze w dobie postępujących zmian klimatu. Przy czym obraz rozkładu pozostaje spójny z opracowaniami bazującymi na danych wieloletnich, np. określonym w publikacji Lorenc (2005). Powyższe podejście wykorzystano w pracach przy tworzeniu Atlasu małej energetyki wiatrowej 1×1 km (AMEW-PL).
Atlas AMEW-PL Atlas AMEW-PL będzie pierwszym dla obszaru Polski cyfrowym opracowaniem, powstałym na cele małej energetyki wiatrowej. Od innych dostępnych obecnie atlasów otwartego dostępu typu GWA czy NEWA wyróżniać go będzie struktura, z wyborem treści, który dostarczy informacji na temat potencjału energii wiatru na poziomach 10 i 30 m nad poziomem gruntu a także, w nawiązaniu do innych atlasów, również 50, 80 oraz 100 m n.p.g. A co najważniejsze – z rozdzielczością powierzchniową 1×1 km. Atlas w pierwszej wersji opracowany zostanie na podstawie czteroletnich (2019-2022) danych godzinnych pochodzących modelu nowcastingowego INCA-PL 2. Autorzy Atlasu zakładają, że szereg czasowy będzie sukcesywnie wydłużany wraz z rozwojem funkcjonalności i dostępności wiarygodnych danych.
Formuła Atlasu zakłada możliwość pobrania pakietu danych w formie raportu średnich (rocznych, miesięcznych, dobowych, godzinowych) lub wybranych szeregów czasowych, uwzględniających zarówno charakterystyki meteorologiczne, jak i techniczne (WPD – teoretyczny potencjał energii wiatrowej, WEP – generowana moc turbiny), w ujęciu dobowym, miesięcznym, sezonowym czy rocznym. We wstępnej wersji Atlasu, analogicznie jak ogólnodostępny GWA 3.0, możliwy będzie wybór jednego z trzech wariantów mocy projektowanej turbiny, tj. 3.2, 6.0 lub 8.2 kW mocy zainstalowanej. Wraz z rozwojem narzędzi analitycznych planowane jest udostępnienie rozbudowanych katalogów wyboru wariantów technicznych stosowanych turbin.
W projektowanej wersji 2.0 AMEW-PL, podstawowe funkcjonalności uzupełnione zostaną o bieżące analizy i prognozy ultrakrótkoterminowe generowanych mocy, z rozdzielczością 1×1 km (na podstawie danych nowcastingowych modelu INCA-PL2) oraz prognozy dotyczące produktywności turbin wiatrowych w przebiegu dobowym. Generowane dla każdej lokalizacji w Polsce w horyzoncie czasowym + 30h /w rozdzielczości 2.5 km oraz 72h/ 4.0 km, aktualizowane czterokrotnie w ciągu doby. Pozwoli to Użytkownikowi na jeszcze lepsze zarządzanie pracą istniejących już instalacji np. w celach zwiększania konsumpcji własnej.
Więcej informacji na temat Projektu znaleźć można na stronie cmm.imgw.pl w zakładce „Projekt AMEW-PL”, w menu po lewej stronie. Bezpośredni link tutaj.
Udostępnij
