projekt izgradnje vetrne elektrarne · postavitev ve. v zadnjem delu so predstavljeni namenski ter...

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO

Gregor Keržar

PROJEKT IZGRADNJE VETRNE ELEKTRARNE

Diplomsko delo

Maribor, julij 2010

2000 Maribor, Razlagova 14 2000 Maribor, Smetanova ul. 17

Diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa


Študent: Gregor Keržar

Študijski program: Univerzitetni, Gospodarsko inženirstvo, elektrotehnika

Smer: Močnostna elektrotehnika

Mentor (FERI):

Mentor (EPF):

red. prof. dr. Jože Pihler

red. prof. dr. Anton Hauc

Maribor, julij 2010

VIII

ZAHVALA

Za strokovno pomoč ter vodenje pri opravljanju

diplomskega dela se zahvaljujem mentorjema red. prof.

Joţetu Pihlerju in red. prof. Antonu Haucu.

Posebna zahvala velja druţini in Mariji za podporo in

razumevanje v času študija ter vsem ostalim, ki so mi

pomagali pri nastanku diplomskega dela.

IX


Ključne besede: veter, obnovljivi viri energije, vetrna elektrarna, električna

energija, toplogredni plini, elaborat, ekonomika projekta

UDK: 621.311.245(043.2)

Povzetek:

Diplomsko delo predstavlja projekt izgradnje vetrne elektrarne ter podaja vse potrebne

korake: od investitorja, ki je v projekt pripravljen vložiti denarna sredstva, do obratovanja

vetrne elektrarne.

Začetna poglavja diplomskega dela podajajo zgodovino, sestavo, ekonomsko

upravičenost vetrnih elektrarn ter krajšo analizo že izvedenih projektov vetrnih farm. Ta

poglavja služijo za smernice kasneje realiziranemu projektu izgradnje vetrne elektrarne

(VE). V vsebinskem delu projekta so definirani tehnični izračun moči, izbira primerne

tehnologije oz. vetrnice za slovenske razmere ter trenutno stanje na področju obnovljivih

virov energije v Sloveniji in Evropi. Predstavljeni so prostorski ter zakonski pogoji za

postavitev VE. V zadnjem delu so predstavljeni namenski ter objektni cilji projekta, plan

kontrole, taktika izvedbe, analiza rizikov ter ekonomika projekta, ki daje projektu

potencialno uresničitev ali opustitev.

X

A WIND POWER PLANT CONSTRUCTION PROJECT

Key words: wind, renewable energy sources, wind power plant, electric energy,

greenhouse gasses, project, project economics

UDK: 621.311.245(043.2)

Abstract:

This diploma thesis presents a project of constructing a wind power plant and provides

all the necessary steps; from the investor, who is prepared to fund the project, to the fully

operating wind power plant.

The opening chapters of the thesis provide us with history, structure, economic viability

of wind power plants and a brief analysis of the existing projects. They serve as guidelines

for the later realized wind power plant construction project. In the main part the technical

calculations of power, the selection of optimal technology for the Slovenian wind

conditions, and the current state of renewable energy sources in Slovenia and Europe are

defined. Furthermore, spatial and legal requirements for the installation of wind power

plants are given. The final section presents assigned and object goals of the project,

control plan, execution strategy, risk analysis, and project economics. The latter gives the

investor a vital information about the project profitability.

XI

VSEBINA

1. UVOD ................................................................................................................................ 1

2. VETRNE ELEKTRARNE ................................................................................................ 3

2.1 Zgodovina vetrnih elektrarn ......................................................................................... 3

2.2 Izvedbe vetrnih elektrarn ............................................................................................. 4

2.3 Ekonomska upravičenost vetrnih elektrarn ................................................................. 6

2.4 Primerne lokacije vetrnih elektrarn .............................................................................. 8

2.5 Postavljene vetrne elektrarne v Sloveniji in Evropski uniji ......................................... 8

2.5.1 Vetrna elektrarna Volovja reber 8

2.5.2 Projekt velike nemške vetrne farme Alpha Ventus 9

3. VETRNA ELEKTRARNA ............................................................................................. 11

3.1 Sestava vetrne elektrarne .......................................................................................... 11

3.2 Optimalna izbira vetrne elektrarne............................................................................ 16

4. OBRATOVALNI TER TIPSKI PRESKUSI PREDVIDENE OPREME VETRNE

ELEKTRARNE ................................................................................................................... 18

4.1 Tipski preskusi odklopnika ........................................................................................ 18

4.1.1 Dielektrične lastnosti 18

4.1.2 Obratovalna zmogljivost (zmoţnost vklopa, izklopa ter prenosa

kratkostičnih tokov) 19

4.2 Kosovni preskusi transformatorja .............................................................................. 20

5. ZAGONSKI ELABORAT .............................................................................................. 26

5.1 Razlog za izvedbo projekta ........................................................................................ 27

5.2 Opis naročnika projekta ............................................................................................. 27

6. PREDPOSTAVKE PROJEKTA ..................................................................................... 28

6.1 Okvirni cilji oz. ţelje naročnika ................................................................................. 28

7. VSEBINSKA ZASNOVA PROJEKTA .......................................................................... 29

7.1 Energija vetra ............................................................................................................. 29

7.2 Potencial vetrne energije v Sloveniji ......................................................................... 29

7.3 Trenutno stanje na področju vetrne energije .............................................................. 30

7.4 Tehnični izračun moči ............................................................................................... 33

7.5 Postavitev ter izbira vetrne elektrarne ....................................................................... 34

7.5.1 Izbira primerne vetrne elektrarne 34

XII

7.5.2 Lokacija vetrne elektrarne 38

7.5.3 Obratovalna karakteristika vetrne elektrarne 39

7.6 Priključitev vetrne elektrarne na distribucijsko omreţje ........................................... 40

7.6.1 Smer prenosa električne energije ob vključitvi vetrne elektrarne 41

7.6.2 Sprememba kratkostičnih moči 42

7.6.3 Enopolna shema mesta priključitve vetrne elektrarne 42

7.7 Zakonodaja ................................................................................................................. 43

7.7.1 Prostorski pogoji 43

7.7.2 Zakonski pogoji 45

7.8 Potrebni podatki za vključitev vetrne elektrarne v omreţje....................................... 48

7.9 Ekološko pomembna področja ................................................................................... 51

7.10 Enoletne meritve povprečne hitrosti vetra na izbrani lokaciji ................................. 52

7.10.1 Roţa vetra 53

7.10.2 Ocena vetrnega potenciala 53

7.11 Cena električne energije .......................................................................................... 54

8. CILJI PROJEKTA ........................................................................................................... 55

8.1 Namenski cilji ............................................................................................................ 55

8.2 Objektni cilji .............................................................................................................. 55

9. TAKTIKA PROJEKTA .................................................................................................. 58

10. PLAN PROJEKTA ........................................................................................................ 59

11. ANALIZA RIZIKOV PROJEKTA ............................................................................... 64

12. EKONOMIKA PROJEKTA ......................................................................................... 66

13. PLAN KONTROLE ...................................................................................................... 69

13.1 Način kontrole (poročilo izvajalcev, kontrolni sestanki, replaniranje) .................... 69

14. SKLEP ........................................................................................................................... 71

15. VIRI, LITERATURA .................................................................................................... 72

16. SEZNAM SLIK, TABEL IN GRAFOV ....................................................................... 75

17. PRILOGE ...................................................................................................................... 78

XIII

UPORABLJENI SIMBOLI

Dn - bodoči donos

i - diskontna stopnja

I0 - začetna investicija

m - masa

v - hitrost vetra

A - površina rotorja vetrnice

- gostota zraka

E - kinetična energija vetra

P - električna moč

Cp - koeficient moči oz. Betzov limit

Un - nazivna napetost opreme

Ui - nazivna napetost izolacije

XIV

UPORABLJENE KRATICE

CO2 - ogljikov dioksid

CH4 - metan

N2O - didušikov oksid

HFC - fluoriran ogljikovodik

PFC - perfluoriran ogljikovodik

SF6 - ţveplov heksafluorid

OVE - obnovljivi viri energije

EU - Evropska unija

HAWTs - vetrna turbina s horizontalnim poloţajem osi rotorja

VAWTs - vetrna elektrarna z vertikalnim poloţajem osi rotorja

NSV - neto sedanja vrednost

EPO - ekološko pomembna območja

ELES - Elektro Slovenija

AC - izmenična napetost

EMC - elektromagnetna zdruţljivost

IEC - Mednarodni elektrotehniški komite

TE - termoelektrarna

HE - hidroelektrarna

NE - nuklearna elektrarna

RTC - rekreacijsko turistični center

VE - vetrna elektrarna

NN - nizka napetost

SN - srednja napetost

VN - visoka napetost

EEO - elektroenergetsko omreţje

DG - priklopljeni generatorji na omreţje

RS - Republika Slovenija

XV

SONDO-E - sistemska obratovalna navodila distribucijskega omreţja za električno

energijo

SIST EN - Slovenski standard, preveden iz angleškega jezika

SONPO-E - sistemska obratovalna navodila prenosnega elektroenergetskega omreţja

UPO - upravljalec prenosnega omreţja

IEC - mednarodni standard za elektrotehniko

EES - elektroenergetsko omreţje

TR - transformatorska postaja

VSV - vzhod severovzhod

MVE - mala vetrna elektrarna

KE - kvalificirana elektrarna

DDV - davek na dodano vrednost

kWh - kilovatna ura

MWh - megavatna ura

GWh - gigavatna ura

Kerţar G.: PROJEKT IZGRADNJE VETRNE ELEKTRARNE 1

1. UVOD

Človeštvo se sooča z največjim energetskim problemom moderne civilizacije. Postavlja

se vprašanje kako človeštvu zagotoviti dovolj energije v sedanjosti, še posebej pa v

prihodnosti. Ob prekomernem naraščanju svetovne populacije, predvsem v tretje razvitih

drţavah (kot so, Kitajska, Indija, Juţna Amerika in Juţna Afrika), ter industrijske

revolucije (predvsem na Kitajskem), smo postavljeni pred dejstvo, kako zadostiti

prekomerno povpraševanje po električni energiji. Odgovor na to vprašanje danes išče vsa

znanstvena elita.

Električno energijo lahko pridobivamo iz neobnovljivih ali obnovljivih virov.

Prekomerno izkoriščanje neobnovljivih virov, kot so fosilna goriva (nafta, premog, plini,

itd.), ki ob gorenju v ozračje izpuščajo toplogredne pline: ogljikov dioksid (CO2), metan

(CH4), didušikov oksid (N2O), fluoriran ogljikovodik (HFC), perfluoriran ogljikovodik

(PFC) in ţveplov heksafluorid (SF6), nas je pripeljalo do točke, kjer bo potrebno zmanjšati

deleţ primarne energije, pridobljene iz fosilnih goriv, ter povečati deleţ primarne energije,

pridobljene iz alternativnih oz. obnovljivi virov energije (OVE): sončna energija,

hidroenergija, geotermalna energija, energija vetra, itd. V nadaljevanju bo podrobneje

opisana energija vetra.

Tudi energija, pridobljena iz OVE ni 100% čista energija, saj je za njeno pridobivanje

(postavitev elektrarn) potrebno porabiti energijo, ki je nastala iz neobnovljivih virov

energije. O 100 % čisti energiji bi lahko govorili takrat, kadar bi tudi energija, ki omogoča

izkoriščanje OVE, bila pridobljena iz ţe obstoječih alternativnih energetskih virov

(hidroelektrarn, sončnih elektrarn, vetrnih elektrarn,...).

Obnovljivi viri energije (OVE) so pomemben vir primarne energije za našo drţavo.

Povečanje rabe OVE prinaša drţavi veliko prednosti. Ti viri so domači viri energije, ki

lahko pripomorejo k zmanjšanju odvisnosti od uvoza fosilnih goriv. Le-ti v procesu


izkoriščanja v termoelektrarnah povzročajo veliko onesnaţevanje in škodo okolju, kar je

daleč od smernic, ki jih je postavila EU na področju energetske in okoljevarstvene politike.

Ob upoštevanju, da se okoli 70 % celotne primarne energije za potrebe Slovenije uvozi, se

OVE poleg njihovih ugodnih socialnih in okoljskih učinkov štejejo tudi kot pomembna

nacionalna strateška zaloga energije. Razvoj OVE je nujno potreben, če hoče drţava doseči

okoljske cilje, predvsem zmanjševanje emisij CO2, ki si jih je zadala. Obnovljivi viri so

tudi pomemben element pri razvoju regije in ustvarjanju novih delovnih mest. Iz

ekonomskega vidika nam lahko raba OVE prinese večjo konkurenčnost na domačem in

tujem trgu.

Diplomsko delo obsega izdelavo zagonskega elaborata za projekt postavitve male

vetrne elektrarne. Idejni projekt je realiziran na podlagi predpostavljenega investitorja, ki

bi v projekt vloţil svoja sredstva, racionalne izbire vetrnice glede na lokacijo ter

predstavitev trenutne tehnologije.

Izbrana lokacija vetrne elektrarne je upravičena z enoletnimi meritvami vetra. Hitrost

vetra na lokaciji, kjer bo stala vetrna elektrarna, dosega za slovenske razmere precej visoke

vrednosti. Visoke vrednosti vetra povečujejo zanimanje za postavitev vetrnih elektrarn.

Projekt nam da potrditev ali opustitev teze o upravičenosti postavitve vetrne elektrarne.

Slovenska zakonodaja, ki pokriva izgradnjo in priklop vetrnih elektrarn, zaradi svoje

kompleksnosti oz. netransparentnosti odvrača potencialne investitorje ter s tem zavira

intenzivnejši razvoj alternativnih virov energije.

http://www.google.si/search?hl=sl&&sa=X&ei=nop3TNLRPMuQOIGS0ZYG&ved=0CB0QBSgA&q=kompleksnosti&spell=1


2. VETRNE ELEKTRARNE

V Sloveniji se je pojavilo povečano zanimanje za izgradnjo vetrnih elektrarn. Za

povečano povpraševanje je zasluţena tudi Evropska unija (EU), ki takšne projekte

subvencionira. Nujnost izgradnje vetrnih elektrarn se opravičuje z dejstvom, da je potrebno

povečati deleţ čiste primarne energije, torej energije pridobljene iz obnovljivih virov.

Slovenija se je ob vstopu v EU zavezala, da bo obdrţala visok tretjinski deleţ energije

pridobljene iz OVE, natančneje 33,6 %. Sedaj pa se postavlja vprašanje, če je gradnja

vetrnih elektrarn ekonomsko upravičena. Cena vetrne energije je subvencionirana s strani

drţave, saj je to čisti vir energije. Izkoristki vetrnih elektrarn so zelo slabi v primerjavi z

izkoristkom termoelektrarn ali hidroelektrarn, saj dosegajo le 20 % (ob izredno dobrih

pogojih) od maksimalnega teoretičnega izkoristka, ki ga imenujemo Betz limit in znaša

59,3%. Razlog za to je nekonstantna kinetična energija vetra. Investicija v malo vetrno

elektrarno mora biti skrbno premišljena, saj v nasprotnem primeru lahko prinese izgubo oz.

izjemno dolg čas vračanja sredstev, kar pa za investitorje ni privlačno [1].

2.1 Zgodovina vetrnih elektrarn

Ljudje ţe več tisoč let izkoriščajo energijo vetra. Prve mehanske priprave, ki so

izkoriščale energijo vetra, so bile verjetno jadrnice, prve naprave na trdnih tleh pa mlini na

veter. Kolikor vemo so prve mline na veter zgradili šele v 7. st. našega štetja na ozemlju

današnjega Irana in Afganistana. Od tod se je gradnja mlinov na veter razširila na srednji

vzhod ter v Indijo in na Kitajsko. Prve mline na veter so uporabljali najprej za mletje ţita,

pozneje pa tudi za črpanje vode, obratovanje ţag, itd. [2].

V 18. st. je Angleţ John Smeanton prišel na podlagi meritev do treh pomembnih

zaključkov, ki še danes predstavljajo temelj teorije vetrnih turbin. To so: obodna hitrost

lopatic turbin je v idealnem primeru sorazmerna hitrosti vetra, maksimalen navor je

http://sl.wikipedia.org/wiki/Ljudje

http://sl.wikipedia.org/wiki/Veter

http://sl.wikipedia.org/wiki/Jadrnica

http://sl.wikipedia.org/wiki/Mlin

http://sl.wikipedia.org/wiki/Iran

http://sl.wikipedia.org/wiki/Afganistan

http://sl.wikipedia.org/wiki/Indija

http://sl.wikipedia.org/wiki/Kitajska

http://sl.wikipedia.org/wiki/%C5%BDito

http://sl.wikipedia.org/wiki/18._stoletje

http://sl.wikipedia.org/w/index.php?title=John_Smeanton&action=edit&redlink=1


sorazmeren kvadratu hitrosti vetra, maksimalna moč turbine je sorazmerna kubu hitrosti

vetra [2].

Naslednji velik zgodovinski mejnik je nastal ob pojavu električnega generatorja konec

19. st. Ljudje so seveda poskušali generatorje poganjati z vetrnimi turbinami, tako je bila

leta 1888 zgrajena prva vetrna turbina (Charles Brush, Ohio). To še ni pomenilo razmah

vetrnih elektrarn, so pa se ţe pojavljale vetrnice, ki so gnale majhne generatorje. Kmalu

zatem pa so se ţe pojavili predniki sodobnih vetrnih turbin. Tako so se v začetku 20. st. ţe

zasnovale prve velike druţbe, ki so intenzivno razvijale začetno tehnologijo [2].

Slika 2.1: Vetrna elektrarna Charles Brush [2]

2.2 Izvedbe vetrnih elektrarn

Izvedbo vetrnih elektrarn delimo v dve glavni skupini. Vetrne elektrarne s horizontalno

(vodoravno) osjo ter z vertikalno (navpično) osjo. Pogosteje uporabljene so elektrarne s

horizontalno osjo.

Vetrnice z vodoravno osjo (HAWTs – horizontal axis wind turbines) za vrtenje rotorja

izkoriščajo princip aerodinamičnega dviga, ki poganja turbino. Vetrnica je sestavljena iz

stolpa, na katerem je celica. Znotraj celice je sistem zobniškega prenosa oz. menjalnik ter

generator. Lopatice, ponavadi ste dve ali tri, so pritrjene na os rotorja. Med stikom stolpa

in celice imamo sistem, ki omogoča vrtenje vetrnice v smeri vetra [1].

http://sl.wikipedia.org/wiki/Generator


http://sl.wikipedia.org/wiki/1888

http://sl.wikipedia.org/w/index.php?title=Charles_Brush&action=edit&redlink=1

http://sl.wikipedia.org/wiki/Ohio



Vetrnice z navpično osjo (VAWTs – vertical axis wind turbines), ne potrebujejo

sistema za obračanje vetrnice proti vetru, saj njihova zasnova omogoča vrtenje lopatic

neodvisno od smeri vetra. Najbolj znani zasnovi sta Darrieusov rotor ter Savoniusov

rotor. Vetrnice z vertikalno osjo delujejo na principu aerodinamične sile zračnega upora,

ki teče preko aerodinamično oblikovanih lopatic. Maksimalen navor je doseţen takrat, ko

se lopatice gibljejo preko smeri vetra, ter najmanjši, ko se gibljejo paralelno z vetrom.

Navor na lopatice prihaja pulzno, zato se turbina ne more zagnati sama. Na vrh rotorja se

zato doda Savoniusov rotor, ki sluţi za zagon vetrnice. Vzdrţevanje je laţje, saj se teţka

mehanizacija nahaja na tleh in ne do 80 m visoko, kot pri večjih vetrnih elektrarnah z

vodoravno osjo. Pri Darrieusovem rotorju so potrebni kabli za podprtje zgornjega dela

rotorja. V primerjavi z vetrnicami, ki imajo vodoravno postavljeno os rotorja, so VAWT

dokazano manj stroškovno učinkovite kot HAWT. Vzrok za to je postavitev nekaj metrov

nad tlemi, kjer so hitrosti vetra izrazito manjše kot na višinah, kjer se postavljajo HAWT.

Navor na zobniški sistem je pri VAWT večji, zato je njihova izdelava močnejša, kar

ponovno podraţi samo izdelavo [1].

Slika 2.2: Horizontalna (HAWT) ter vertikalna (VAWT) os generatorja [3]


Slika 2.4: Savoniusov rotor (VAWT) [7]

Slika 2.3: Darrieusov rotor (VAWT) [6]

2.3 Ekonomska upravičenost vetrnih elektrarn

Ekonomičnost vetrne elektrarne je odvisna od celotnih stroškov, ki jih imamo z

izgradnjo vetrne elektrarne, stroškov obratovanja, vzdrţevanja ter dohodkov, ki jih imamo

od prodaje električne energije (kWh), proizvedene v ţivljenjskem ciklusu vetrne turbine.

Ocenjeni stroški vzdrţevanja in obratovanja so ~2 % stroškov postavitve vetrne

elektrarne. Projektirana ţivljenjska doba vetrnih turbin je ~30 let. Ekonomski izračuni se

morajo tako vezati na ţivljenjski čas vetrnice ter moţnost odstopanj, zaradi teţkih razmer

in podobno [1].

Vetrna energija bo konkurirala drugim energijam, predvsem tistim iz fosilnih goriv. Z

zniţevanjem stroškov vetrne turbine ter subvencioniranjem s strani drţave (zelena

energija), vetrna energija postaja konkurenčnejša. Številne drţave imajo dodatek oz.

subvencijo na ceno električne energije zaradi ne izpuščenega ogljikovega dioksida v

ozračje [1].

Pri izračunu vračanja vloţenih sredstev moramo upoštevati, da so prihodki, ki jih

pričakujemo v prihodnosti, manj vredni, kot če bi jih prejeli v sedanjosti. Naprimer:

vloţenih 100 € danes je čez eno leto ob 10 % diskontni stopnji 110 €. Torej 110 €


prihodka v prihodnosti (torej čez eno leto) je vredno samo 100 € in ne 110 € kot zgleda na

prvi pogled.

Pretvorba prihodnih vrednosti v sedanjo vrednost se imenuje diskontiranje, obrestna

mera pa diskontna stopnja (i). V praksi se uporablja metoda neto sedanje vrednosti, ki nam

pove, če se investicija splača (oz. obrestuje) ali ne. Negativna vrednost NSV nam pove, da

projekt ni zanimiv za investitorja. Pozitivna pa, da je projekt zanimiv oz. bo v prihodnosti

ustvarjal dobiček.

Neto sedanja vrednost je definirana po enačbi 2.1:

1 2

0 021

0

... (2.1)1 1 1 1

je:

nn k

n kk

n

D DD DNSV I I

i i i k

kje

D bodoči donos

i diskontna stopnja

I začetna invseticija

Izvedeni projekti kaţejo, da je med optimistično oceno proizvodnje (jakost in trajanje

vetra) in realnostjo lahko tudi do 30 % razlike. Zato je potrebno v fazi načrtovanja projekta

upoštevati variacije v jakosti in trajanju vetra, na katerih se računa ekonomska

upravičenost investicije, in jih zmanjšati vsaj za 15 %, če ţelimo v fazi eksploatacije

projekta dosegati realne učinke. Takšno zniţanje pa resno ogrozi samo gospodarnost

projekta. V Nemčiji, kjer se je gradnja vetrnih elektrarn najbolj razširila, so banke začele

skrbneje pregledovati projekte vetrnih elektrarn, saj so se pojavili špekulanti, ki pretiravajo

z donosnostjo samega projekta. Ker pa je energija, pridobljena iz vetrnih elektrarn,

subvencionirana s strani drţave, torej davkoplačevalcev, je potrebno takšne špekulante

izločiti oz. jim onemogočiti moţnost financiranja iz drţavnega proračuna. Financiranje

takšnih investitorjev zapira moţnost drugim, dobrim, bolj premišljenim investitorjem.


2.4 Primerne lokacije vetrnih elektrarn

Pri izbiri lokacije za postavitev male vetrne elektrarne smo v prvi vrsti omejeni s

hitrostjo vetra, saj je od tega odvisen naš prihodek (ekonomska upravičenost), ki ga ustvari

vetrna elektrarna. Pomemben faktor je tudi oddaljenost od transformatorske postaje, na

katero bomo priključili vetrno elektrarno. Pred izbiro se moramo prepričati še o naravno

zaščitenih območjih, ki jih zajema Natura 2000 ter ekološko pomembna območja (EPO), ki

so zavarovana predvsem zaradi ogroţanja ţivali v njihovem naravnem okolju. V urbanih

področjih pa potrebujemo še soglasje občine.

Mala vetrna elektrarna je še posebej primerna za višje leţeče objekte (večje hitrosti

vetra), ki za svoje delovanje porabijo nezanemarljivo količino električne energije. S

postavitvijo male vetrne elektrarne lahko v celoti ali pa delno pokrijejo stroške električne

energije svojega lastnega obratovanja. Izkoriščanje vetrne elektrarne samo za lastne

potrebe jim podaljšuje čas eksploatacije projekta, saj se jim ne mudi z vračanjem vloţenih

sredstev. Prav tako se jim ne mudi z ustvarjanjem dobička, saj bodo električno energijo v

celoti ali pa delno porabili za lastno porabo oz. za pokrivanje lastnih stroškov električne

energije.

2.5 Postavljene vetrne elektrarne v Sloveniji in Evropski uniji

2.5.1 Vetrna elektrarna Volovja reber

Inštalirana moč ene vetrnice bi znašala 0,85 MW, skupno torej 24,65 MW moči (29

vetrnic). Ob polnem obratovanju vse leto bi VE dala 215,9 GWh. Ker bi elektrarna

obratovala s polno močjo le kadar je hitrost vetra ugodna (pogosto sploh ne piha ali pa piha

preveč), izkoristek ne bi mogel biti 100%. Če predpostavimo, da bi omenjena elektrarna

delala s 23 % izkoristkom (to pomeni obratovanje s polno močjo pribliţno 2000 ur na leto),

bi dala na leto 49,7 GWh energije. Verjetno pa je tudi ta podatek daleč od realnosti, saj

recimo vetrne elektrarne na Danskem, ki slovi po ugodnih konstantnih vetrovih, delajo le z

22,2 % izkoristkom, v Nemčiji pa celo le z 16,8 % izkoristkom (EurObserver 2007).


Upoštevaje, da je letna proizvodnja električne energije v Sloveniji 13.289 GWh (ELES), bi

VE Volovja reber predstavljala zgolj 0,37 % deleţ [13].

Proizvodnja elektrike iz vetrnih elektrarn je neekonomična, zato jo drţave povsod

izdatno subvencionirajo. V Sloveniji bi to uredili z visoko zajamčeno odkupno ceno

proizvedene energije. Proizvajalci bi elektriko iz VE drţavi prodajali po ceni 60 € za

MWh, čeprav elektrika takšne kvalitete na trgu ni vredna več kot 25 € za MWh. Razliko bi

pokrili davkoplačevalci, saj gre za posredno zmanjšanje drţavnega proračuna na račun

manjšega dobička javnega podjetja ELES. Po izračunih dr. Mihaela Tomšiča iz Inštituta

Joţef Stefan bi, ob predpostavljeni letni proizvodnji 49,7 GWh, subvencija na letnem

nivoju znašala 1.740.000 €. To pomeni velikanski vloţek denarja, ki bi imel za posledico

neposredno uničenje Volovja reber [13].

Slika 2.5: Ena od 29 vetrnic vetrne elektrarne Volovja reber [26 ]

2.5.2 Projekt velike nemške vetrne farme Alpha Ventus

Nemci so s pionirskim referenčnim projektom Alpha ventus, ki vključuje skupno 19

vetrnic s skupno močjo 80 MW, postavili nova merila v gradnji vetrnih elektrarn na morju


s proizvedeno energijo 220 GW na uro, kar predstavlja letno porabo 50.000 tričlanskih

gospodinjstev v Nemčiji.

Vetrna elektrarna sluţi kot odskočna deska novim projektom postavljanja vetrnih

elektrarn, kot tudi projektom, ki zajemajo druga področja obnovljivih virov energije.

Vse vetrnice iz farme so povezane na transformator. Kabli ter transformator so poloţeni

na morsko dno. 60 km močnostnega kabla poteka po morskem dnu do transformatorske

postaje na obali. Preko te postaje se elektrarna vključi v nemško elektroenergetsko omreţje

oz. evropsko energetsko mreţo.

Slika 2.6: Priklop vetrne farme na nemško elektroenergetsko omreţje [27]

Tehnične karakteristike ene od vetrnic:

Premer rotorja: 116 m

Višina stolpa: 90 m

Skupna višina nad morsko gladini: 178 m

Nazivna moč: 5 MW

Hitrost 5 .9-14,8 rpm

Vključna hitrost: 3,5 m/s (prisiljena 3 m/s)

Izključna hitrost: 12,5 m/s (prisiljena 6 m/s)

Nazivna hitrost vetra: 12,5 m/s (prisiljena 6 m/s)

Hitrost na konici lopatice: 90 m/s (300 km/h)


3. VETRNA ELEKTRARNA

3.1 Sestava vetrne elektrarne

Lopatice

S spreminjanjem kota lopatic, pod katerim v njih reţe veter, spreminjamo navor

generatorja oz. koeficient moči. Zmanjšujemo ali povečujemo moč elektrarne. Lopatice so

zgrajene iz lahkih močnih materialov z relativno nizko stopnjo hrupa.

Mehanski prenos

Mehanska moč, ki jo generira vetrnica, se preko mehanskega prenosa prenese na os

generatorja. Mehanski prenos je navadno sestavljen iz menjalnika, sklopke in zavornega

sistema. Menjalnik je namenjen zvišanju obratov rotorske gredi na nivo, ki ustreza

dotičnemu generatorju. Cel mehanski prenos mora biti konstruiran tako, da vzdrţi visoke

dinamične sile, ki nastopajo med obratovanjem naprave. Nekateri konstruktorji zato poleg

menjalnika vključijo še vztrajnik, ki na take sile deluje kot dušilni člen [14].

Generator

Dvojno napajani asinhronski generator:

Statorsko navitje je na omreţje priključeno neposredno, rotorsko navitje pa preko drsnih

obročev na AC/AC pretvornik, ki pretaka moč iz omreţja v rotor v podsinhronskem

delovanju ter iz rotorja v omreţje v nadsinhronskem delovanju [15].


Slika 3.1: Shema dvojno napajanega asinhronskega generatorja [15]

Tokovi v navitju rotorja niso le posledica inducirane napetosti s strani statorskega

navitja, temveč so dodatno regulirani z AC/AC pretvornikom. Frekvenca rotorskega

tokokroga je enaka razliki med hitrostjo vrtenja rotorja in omreţno frekvenco.

Dvojno napajani asinhronski generatorji lahko proizvajajo napetost konstantne

amplitude in frekvence tudi ob spremenljivi hitrosti rotorja. Lahko proizvajajo in regulirajo

jalovo moč (~0.94 kapacitivno do ~0.94 induktivno). S stališča omreţja so podobni

sinhronskim generatorjem. Za delovanje teh generatorjev v podsinhronizmu in

nadsinhronizmu je potreben dvosmerni pretok moči iz rotorskega tokokroga. Nazivna moč

AC/AC pretvornika za regulacijo rotorskega tokokroga je pribliţno 30 % nazivne moči

generatorja. Območje regulacije hitrosti vrtenja je sorazmerno velikosti AC/AC

pretvornika, to je +/- 30 % sinhronske hitrosti [15].

Najboljše karakteristike doseţemo, če to poteka s pomočjo dveh back-to-back PWM

pretvornikov. Takšni sistemi z vektorsko regulacijo kaţejo zelo dobre dinamične lastnosti.

Zagon in izklop vetrne turbine se prav tako izvede z regulacijo rotorskega tokokroga. S

pravilno regulacijo lahko doseţemo delovanje generatorja tudi pri nesimetrični trifazni

napetosti [15].

Rotorski tokokrog je napajan preko ščetk in drsnih obročev. Ker so ščetke podvrţene

obrabi, je vzdrţevanje generatorja zahtevnejše. Statorsko navitje se lahko preklaplja tako,


da je vezano v zvezdo ali trikot, kar povzroči zmanjšanje tokov pri večjih obremenitvah.V

primeru kratkega stika se vetrna turbina izklopi z namenom zaščite AC/AC pretvornika. To

pomeni, da ne napajajo kratkega stika [15].

Sinhronski generator s pretvornikom:

Slika 3.2: Shema sinhronskega generatorja z AC/AC pretvornikom [15]

Ta tip vetrnih elektrarn omogoča največje območje spreminjanja hitrosti vrtenja.

Generatorji imajo lahko veliko število polov, kar omogoča direktno priključitev na rotor

vetrne turbine – brez vmesne prestave. Rotor je lahko električno vzbujan ali pa so

uporabljeni trajni magneti. V primeru električnega vzbujanja potrebujemo dodaten AC/AC

pretvornik za regulacijo moči [15].

Celotna proizvedena moč se preteka preko AC/AC pretvornika, zato je le-ta

dimenzioniran za največjo moč vetrne turbine. Pretvornik lahko regulira pretok jalove

moči v omreţje. Ob kratkem stiku se izklopi, v določenih situacijah pa lahko napaja kratek

stik z nazivnim tokom [15].


Tabela 3.1: Primerjava različnih tipov generatorjev [15]

Asinhronski

generator

Asinhronski z

regulacijo

rotorske

upornosti

Dvojno napajani

asinhronski

generator

Sinhronski

generator z

AC/AC

pretvornikom

Spremenljiva hitrost Ne Da (nekaj %) Da Da

Regulacija delovna moči Ne Da Da Da

Regulacija jalove moči Ne Ne Da Da

Kratkostična moč Prispeva Prispeva Ne prispeva Ne prispeva

Časovno območje regulacije 1 - 10 s 100 ms 1 ms 0.5 - 1 ms

Stand-by funkcija Ne Ne Da Da

Občutljivost na flickerje Da Ne Ne Ne

Rabi dodaten mehki zagon Da Da Ne Ne

Rotirajoča rezerva Ne Ne Da Da

Zahteva kompenz. jalove moči Da Da Ne Ne

Investicija niţja niţja srednja višja

Vzdrţevanje niţje niţje višje srednje

Hladilni sistem

Zaradi kompaktnega zaprtja celice na vrhu stolpa, v kateri se nahaja generator, zobniški

prenos in ostali sestavni deli, je potrebno zračenje, saj bi se v nasprotnem primeru,

notranjost vetrnic prekomerno segrevala, kar pa ni dobro za nobeno od naštetih

komponent.

Zavorni sistem

Ker je moč vetra sorazmerna tretji potenci hitrosti vetra, se ob visokih hitrostih vetra

pojavljajo znatno velike sile. Zato v vsaki vetrni elektrarni obstajata najmanj dva

medsebojno neodvisna zavorna sistema, ki imata sposobnost popolne zaustavitve vetrnice

ali pa le njegovo zmanjšanje hitrosti. Zavorni sistem pride v uporabo predvsem pri močnih


vetrovih, kjer je potrebno zmanjšati obrate, ali pa med vzdrţevalnimi deli, ki zahtevajo

mirujoč sistem. Tudi izpad električnega omreţja ter s tem izguba nasprotujočega delovnega

momenta gredi lahko hitro privede do nevarnih hitrosti rotorja [14].

Pri regulaciji z uravnavanjem Cp-ja (pitch control), kjer spreminjamo naklonski kot

lopatic, nam zasuk vpadnega kota vetra na 0° ali celo v negativno stran povzroči

upočasnitev vetrnice. Kjer uporabljamo drugačno regulacijo (stall control) nimamo

moţnosti rotiranja lopatic rotorja. Zato imajo navadno na koncu lopatic vgrajene zavorne

lopute, ki se ob aktivaciji postavijo v poloţaj največjega zračnega upora [14].

Za popolno zaustavitev rotorja pa uporabljamo mehanske zavore, ki se po navadi zaradi

manjših zavornih momentov nahajajo za menjalnikom, čeprav taka postavitev menjalnik

močno obremenjuje. Pri projektiranju zavor je posebno pomembno, da je sistem kljub

kakšni okvari varen [14].

Čeljustni sistem

Horizontalno-osne turbine imajo čeljustni sitem, ki jim omogoča obračanje vetrnice

proti vetru. Na pokrovu turbine se nahaja merilec hitrosti (anemometer) in smeri vetra. Ta

nato svoje podatke posreduje regulacijskemu sistemu, ki nato z motornim pogonom obrača

čeljustni sistem tako, da je smer vetra pravokotna na ploščino vetrnice.

Anemometer

Je zelo pomemben člen vetrne elektrarne, saj nam nenehno daje informacijo o

hitrosti ter smeri vetra. S hitrostjo vetra je pogojen vklop in izklop vetrne turbine.

Za popolno zgradbo vetrne elektrarne moramo dodati še transformator, ki ga

potrebujemo za ţeleno pretvorbo napetosti - odvisno od priklopnega mesta vetrne

elektrarne.


Slika 3.3: Sestava celice vetrne elektrarne [30]

3.2 Optimalna izbira vetrne elektrarne

VHODNI PARAMETRI IZHODNI PARAMETRI

- Povprečna hitrost vetra - Optimalni premer rotorja

- Investicija v projekt - Optimalna nazivna moč generatorja

- Fiksna ali spremenljiva hitrost rotorja - Optimalna rotacija za fiksni sistem

- Koeficient moči, ter upor zraka - Optimalna rotacija lopatic za vse

pri vseh hitrostih vetra hitrosti vetra

- Izkoristek menjalnika - Navor na menjalnik pri vseh

- Izkoristek generatorja hitrostih vetra

- Izkoristek močnostne elektronike - Proizvedena moč pri vseh hitrostih

- Cena električne energije vetra

- Maksimalna letna proizvodnja

električne energije

Fiksna ali spremenljiva hitrost rotorja - če je rotor pritrjen direktno na os generatorja se

marata generator ter rotor vrteti s fiksno hitrostjo, če ţelimo proizvajati sinus frekvence 50

Hz. Če pa sta generator ter rotor povezana indirektno, torej preko zobniškega sistema, se


lahko vrtita z različno hitrostjo, kar pomeni, da lahko iz vetra potegnemo več energije ter

manj obremenjujemo vetrnico. Slabost sistema s spremenljivo hitrostjo se kaţe v kvaliteti

pridobljene energije, saj jo moramo z dodatno elektroniko popravljati. Dodatna elektronika

pa pomeni dodatne stroške ter zmanjšuje izkoristek vetrne elektrarne.

Graf 3.1: Količina zajete vetrne energije (Betzov limit je ţe upoštevan) [31]

Optimalni premer rotorja - večji premer rotorja zajame več energije pri niţjih hitrostih

vetra, manjši premer rotorja zajame več energije pri višjih hitrostih vetra. Velikost rotorja

mora biti izbrana na podlagi specifičnih razmer vetra na mestu kjer bo VE stala.

Graf 3.2: Velikost rotorja glede na hitrost vetra [31]


4. OBRATOVALNI TER TIPSKI PRESKUSI PREDVIDENE OPREME

VETRNE ELEKTRARNE

4.1 Tipski preskusi odklopnika

Tipski preskusi odklopnika so:

konstrukcijske zahteve,

vročinska odpornost materiala,

dielektrične lastnosti,

vklopna ter izklopna zmogljivost,

kratkostična vklopna in izklopna zmogljivost,

meje obratovanja,

obratovalna zmogljivost,

stopnja varnosti zaprte opreme,

testi za EMC.

V nadaljevanju je opisanih samo nekaj od zgoraj naštetih tipskih preskusov močnostne

opreme.

4.1.1 Dielektrične lastnosti

Oprema na kateri se izvaja preskus mora biti sposobna zdrţati :

- nazivno udarno vzdrţno napetost,

- udarno vzdrţno napetost preko priključnih kontaktov,

- vzdrţno sinusno napetost določene frekvence ter amplitude.


Tabela 4.1: Preskusne napetosti izolacije [29]

4.1.2 Obratovalna zmogljivost (zmoţnost vklopa, izklopa ter prenosa kratkostičnih

tokov)

Kratkostični tokovi lahko nastanejo:

- v trenutku vklopa opreme,

- v trenutku izklopa opreme,

- v normalnem obratovanju opreme.

Testirajo se naslednji parametri:

- nazivna kratkostična vklopna zmogljivost,

- nazivna kratkostična izklopna zmogljivost,

- nazivni kratkostični vzdrţni tok.

Tipski preskusi se ne izvajajo na vseh izdelkih, ampak samo na izdelku posamezne

serije. Tako zagotavljajo, da celotna serija izpolnjuje predpisan standard.


4.2 Kosovni preskusi transformatorja

Kosovni preskusi transformatorja vsebujejo:

a) teste funkcionalnosti,

b) dielektrične testi.

Kosovni preskusi se izvajajo na vseh izdelkih in sicer na področju funkcionalnosti in

področju testiranja dielektrikov v sami napravi.

Naslednji kosovni preskusi morajo biti opravljeni na vseh transformatorjih:

1. test ločenega napetostnega napajanja,

2. test povečane priključne napetosti,

3. test prestavnega razmerja med primarnim in sekundarnim navitjem ter test pravilne

polaritete priključnih sponk,

4. tokovni test neobremenjenega transformatorja ter test izgub neobremenjenega

transformatorja,

5. meritev upornosti navitij,

6. test kratkostične impedance ter izgub obremenjenega transformatorja,

7. test delnih praznitev.

1. Dielektričen test (test ločenega napetostnega napajanja):

Slika 4.1: Vezalna shema testa ločenega napetostnega napajanja [28


Test mora biti izveden pri nazivni frekvenci. Ob zaključku testiranja mora biti napetost

zmanjšana na tretjino polne napetosti. Polna napetost je dovedena med navitji za 60

sekund. Če ne pride do napak (preboja), je test uspešen. Test se mora izvesti na vseh

navitjih.

2. Test povečane napetosti

Slika 4.2: Vezalna shema testa povečane priključne napetosti [28]

Testna napetost ter frekvenca morata biti dvakrat večji od nazivnih vrednostih

transformatorja. Testno napetost priključimo na sekundarno navitje. Primarno navitje mora

biti odprto. Test traja 60 sekund ob začetni napetosti 1

3nU , ki jo hitro dvignemo na polno

napetost 2 nU . Po končanem testu zmanjšamo preskusno napetost na 1

3. Če ni prišlo do

napak, je transformator prestal test.


3. Test prestavnega razmerja med primarnim in sekundarnim navitjem ter test

pravilne polaritete priključnih sponk

Slika 4.3: Vezalna shema testa prestavnega razmerja med primarnim in sekundarnim

navitjem ter test pravilne polaritete priključnih sponk [28]

To je test, s katerim preverimo razmerje med primarno in sekundarno napetostjo

(potentiometric method). Meritev napetostnega razmerja se mora opraviti na vseh nasproti

pripadajočih tuljavah. Preverimo tudi vse polaritete in priključke.


4. Tokovni test neobremenjenega transformatorja ter test izgub neobremenjenega

transformatorja

Slika 4.4: Vezalna shema tokovnega testa neobremenjenega transformatorja ter test izgub

neobremenjenega transformatorja [28]

Na nizkonapetostno stran priključimo nazivno napetost in frekvenco. Oblika sinusa

mora biti kar se da čista. Frekvenca ne sme odstopati od nazivne frekvence za več kot ±

1%. Tok pri neobremenjenem transformatorju izmerijo trije tokovni transformatorji

(izmerijo efektivno vrednost). Paziti moramo, da imamo popolno obliko sinusa. Izgube

nastajajo v ţeleznem jedru.

5. Meritev upornosti navitij

Slika 4.5: Vezalna shema meritve upornosti navitij [28]


Meritev upornosti visokonapetostnega navitja se opravi istočasno z merjenjem

napetosti in toka. Voltmeter in ampermeter sta povezana na naslednji način:

- priključki voltmetra morajo biti povezani pod tokovnimi kabli,

- tok ne sme presegati 10% nazivnega toka tuljav,

- meritev se izvede po tem, ko sta napetost in tok stabilna.

Meritev upornosti nizkonapetostnega navitja se opravi istočasno z merjenjem napetosti

in toka. Voltmeter in ampermeter sta povezana na naslednji način:

- priključki voltmetra morajo biti povezani pod tokovnimi kabli,

- tok ne sme presegati 5% nazivnega toka tuljav,

- meritev se izvede po tem, ko sta napetost in tok stabilna.

6. Test kratkostične impedance ter izgub obremenjenega transformatorja

Slika 4.6: Vezalna shema testa meritev kratkostične impedance ter izgub obremenjenega

transformatorja [28]

Za merjenje kratkostične impedance ter izgub ob obremenitvi dovedemo na primarne

sponke nazivno frekvenco. Sekundarna stran transformatorja je kratko sklenjena. Merimo

priključno napetost, tok ter izgube. Frekvenca se ne sme razlikovati za več kot ± 1%


nazivne frekvence. Če je nazivna moč transformatorja večja kot 1000 kVA, uporabimo tri

W-metre, da zmanjšamo merilno negotovost. Meritve se morajo izvesti pri sobni

temperaturi (20°C).

7. Test delnih praznitev

Slika 4.7: Vezalna shema testa delnih praznitev [28]

Meritev delnih praznitev določa IEC Standard 60726. Na nizko napetostno stran

transformatorja dovedemo izmenično napetost frekvence 100 Hz. Oblika sinusa mora biti

kar se da nepopačena. Na sponke priključimo 1.5 Um za 30 s, nato brez prekinitve

nastavimo 1.1 Um za 3 min. Med tem časom merimo delne praznitve. Kalibracija

meritvenega kroga je izvedena s pulzom 100 pC. Merjenje delnih praznitev izvedemo z

osciloskopom. Test je uspešen, če delne praznitve ne presegajo 20 pC, razen, če je drugače

dogovorjeno med proizvajalcem in kupcem.


5. ZAGONSKI ELABORAT

IME PROJEKTA: POJEKT IZGRADNJE VETRNE ELEKTRARNE

OZNAKA PROJEKTA: PIVE

REALIZACIJA PROJEKTA: GREGOR KERŽAR

DATUM: 10.7.2010


5.1 Razlog za izvedbo projekta

Projekt postavitve male vetrne elektrarne se zaganja z razlogom zmanjšanja stroškov

električne energije, ki se porabi za obratovanje doma Jakec (RTC Trije Kralji). Energija, ki

se ne bo porabila za lastno porabo se bo oddala v omreţje ter prodala po takrat veljavni

ceni električne energije. Mesto priklopa na omreţje je pogojeno s stroški priklopa vetrne

elektrarne na nizkonapetostno oz. visokonapetostno omreţje, ki je lahko blizu ali pa tudi

daleč od same lokacije elektrarne.

5.2 Opis naročnika projekta

Naročnik projekta je lastnik doma Jakec na Treh Kraljih. Osnovna panoga je oddajanje

sob, streţba hrane in pijače. Lastnik doma se je odločil, da bi postavil vetrno elektrarno

(VE) ter tako zmanjšal stroške električne energije. Kasneje, po vrnjeni investiciji, bi VE

ustvarjala dobiček. Za ugotovitev primernosti izbrane investicije je najel strokovnjaka, ki

bo preveril ekonomsko upravičenost oz. ustreznost zamišljene investicije, pripravil vso

potrebno tehnično dokumentacijo in potrebna dovoljenja za izvedbo projekta.

Slika 5.1: Primer vetrne elektrarne [16]


6. PREDPOSTAVKE PROJEKTA

Pristop k realizaciji projekta bo potekal sistematično. Projekt bo naročniku v

prihodnosti prinesel večjo neodvisnost od energentov, saj bo imel lastno proizvodnjo

električne energije. Rentabilnost projekta je zagotovljena, čas vračanja oz. ustvarjanja

dobička pa niha s povprečno hitrostjo vetra v prihodnosti. Projekt bo sluţil tudi za

povečanje znanja naročnika projekta o obnovljivih virih, saj se namerava v prihodnosti

lotiti novih projektov v zvezi z obnovljivimi viri energije.

6.1 Okvirni cilji oz. želje naročnika

Zagonski elaborat mora biti izdelan v roku 2 mesecev od izdaje delovnega naloga

za izvedbo zagonskega elaborata (sklenitev pogodbe).

Zagonski elaborat mora biti izdelan po pravilih projektnega managementa.


7. VSEBINSKA ZASNOVA PROJEKTA

7.1 Energija vetra

Premikajoče molekule zraka imajo kinetično energijo. Ob znani hitrosti vetra lahko

izračunamo kinetično energijo vetra.

Kinetična energija vetra je definirana po enačbi 5.1:

Masni pretok zraka skozi površino A v

s

kg je enak A v .

2

3

je:

( )

( / )

( / )

kjer

A presek m

gostota kg m

v hitrost m s

7.2 Potencial vetrne energije v Sloveniji

V Sloveniji je potencial vetrne energije relativno nizek, kar pa ne velja za višje leţeča

področja ter gorske prelaze, kjer veter dosega višje povprečne vrednosti. Vetrno elektrarno

pa bi bilo smiselno postaviti tudi na Primorskem, kjer pihajo morski vetrovi.

Preden se odločimo za postavitev izbrane vetrne elektrarne je potrebno na samem

mestu, kjer bo elektrarna stala, izvesti natančne meritve vetra. Meritve izvedemo z

merilnim instrumentom anemometrom. Meritve se morajo izvesti na višini rotorja izbrane

2 21 1 oz. na enoto mase (7.1)

2 2

:

( )

( / )

E m v J E v J

kjer je

m masa zraka kg

v hitrost vetra m s


vetrnice. Trajanje meritev je pogojeno s samo časovnico zadanega projekta. Če merimo

dalj časa oz. dovolj dolgo, lahko izračunamo energijo oz. moč, ki nam jo bo dala

elektrarna. Če pa meritve vetra ne izvajamo dovolj dolgo, lahko dobimo napačen izračun

proizvedene energije oz. moči, ki nam bi jo dala vetrnica. Napačna ocena lahko prinese

izgubo investitorju.

Slika 7.1: Specifična hitrost in moč vetra na 10 m, izračunana na podlagi numerične

reanalize opazovanj med leti 1993 in 2002 [10]

7.3 Trenutno stanje na področju vetrne energije

Slovenija naj bi se z velikim korakom lotila vetrne energetike. Zgodba naj bi se začela

z izgradnjo vetrne farme Volovja reber, ki naj bi imela 47 stebrov. Skupna moč VE

Volovja reber bi naj bila 40 MW. Vetrna farma Vremščica-Selivec pa bi bila celo ena

izmed večjih v Evropi, večje ni niti na Danskem (na kopnem). Nujnost graditve vetrnih

elektrarn se utemeljuje predvsem s tem, da naj bi ohranjali deleţ obnovljivih virov

energije. Količinsko pa je moč VE na Volovji reber pol drug odstotek moči vseh elektrarn

v Sloveniji. Slovenija je ob vstopu v EU sprejela obvezo, da bo ohranila visok, tretjinski

deleţ oskrbe z električno energijo iz obnovljivih virov, točneje: 33,6 % domače porabe naj

bi leta 2010 pokrivala iz OVE. V EU je pred nami le pet drţav: Avstrija, Finska, Latvija


Portugalska in Švedska. Daleč presegamo tudi povprečni cilj EU, ki za leto 2010 znaša 21

%. Doseţek Slovenije je povsem zadovoljiv [11].

Slika 7.2: Potencial obnovljivih virov [34]

V letu 2009 je bilo v drţavah članicah Evropske unije inštalirane za 10,163 MW

električne energije. Slovenija je po električni energiji pridobljeni iz vetrne energije na

samem repu drţav članic EU.


Slika 7.3: Inštalirana moč vetrne energije v Evropski uniji [12]

Graf 7.1: Povečanje oz. zmanjšanje kapacitet iz obnovljivih virov [12]


7.4 Tehnični izračun moči

Energija oz. moč, ki jo dobimo iz vetrne elektrarne, je odvisna samo od kuba hitrosti

vetra ter premera lopatic oz. površine, ki jo orišejo lopatice vetrne turbine. Gostoto zraka

vzamemo kot konstanto, saj se le malo spreminja. Izhodna moč turbine se regulira z

rotacijo lopatic oz. Spremembo koeficienta moči pC .

Moč vetrnice je definirana po enačbi 5.2:

3

1

2

3

1 (7.2)

2

je:

( )

( / )

( / )

P A v W

kjer

A presek m

gostota kg m

v hitrost m s

Slika 7.4: Pretok zraka skozi turbino

Celotne kinetične energije oz. energije vetra ne moremo izrabiti, saj se nekaj energije

porabi za vzdrţevanje pretoka. Ta efekt se izraţa v teoretičnem maksimalnem izkoristku,

ki je poznan kot Betz limit in znaša 59,3 %. Padec hitrosti vetra pred in za turbino poveča

padec pritiska, kar pa ustvari potisk in vetrnica se začne vrteti. Maksimalna moč se

generira ko je hitrost 0v natanko 1

1

3v in 1u natanko 2

2

3v . Moč vetrnice ob upoštevanju

maksimalnega teoretičnega izkoristka oz. Betzovega limita je definirana po enačbi (5.3):


3

0

3

0

1 (7.3)

2

:

- . lim

- (1,225 / )

-

pP C v A W

kjer je

Cp koeficient moči oz Betzov it

gostota zraka kg m

v hi

2

( / )

- ( )

trost vetra m s

A površina rotorja vetrnice m

Graf 7.2: Koeficient moči v odvisnosti od razmerja hitrosti [9]

7.5 Postavitev ter izbira vetrne elektrarne

7.5.1 Izbira primerne vetrne elektrarne

Glede na vetrovne razmere na izbrani lokaciji, kjer je pred začetkom same postavitve

vetrne elektrarne potrebno izvajati meritve vetra, izberemo najbolj primerno vetrnico.

Izbrana vetrnica ima najboljše karakteristike za lokalni veter, s tem mislimo predvsem

krivuljo moči v odvisnosti od hitrosti vetra.

Za slovenske razmere lahko ţe v naprej povemo, da potrebujemo vetrnico, ki dosega

nazivno moč ţe pri razmeroma niţjih vrednosti vetra oz. se vključi v omreţje ţe pri nizkih

hitrostih vetra.


TEHNIČNE KARAKTERISTIKE VETRNE ELEKTRARNE :

MODEL VETRNICE: AV-7 nizkovetrovna turbina

PROIZVAJALEC: Aventa

Osnovni podatki

Višina stolpa: 18 m

Premer rotorja: 12,9 m

AC nazivna moč: 6,5 kW

Vklopna hitrost vetra: 2 m/s

Nazivna hitrost vetra : 6,5 m/s

Izklopna hitrost vetra : 14 m/s

Rotor

Premer: 12,9 m

Površina rotorja: 2129 m

Moč na kvadratni meter: 250 /W m

Število lopatic: 3

Orientacija: horizontalna

Hitrost rotorja: 20-66 rpm

Hitrost konic lopatic: 44 m/s

Stolp

Višina: 18 m

Izvedba: cevna

Material: beton ali jeklo

Generator

Izvedba: sinhroni generator s trajnimi magneti

Hitrost rotacije: 240-792 rpm

Priklop na NN omreţje: preko pretvornika 3 400 V


Prenos moči

Izvedba: prenos preko jermenov

Prestavno razmerje: 1:12

Nadzor in varnostni sistem

Nadzor hitrosti vrtenja: zasuk lopatic

Omejitev moči: zasuk lopatic

Mehanizem čeljusti: azimut kot

Zavorni sistem 1: električni

Zavorni sistem 2: mehanski

Nadzor veličin: hitrost vrtenja, vibracije, temperatura generatorja, izhod

generatorja, temperatura v celici

Varnostni sistem pred strelo: 50 letna strela

Teža

Celica brez rotorja: 700 kg

Rotor: 470 kg

Lopatice: 117 kg

Stolp: beton: 12,500 kg

Jeklo: 2100 kg

Glasnost

Na razdalji 50 m: < 30 dB

Povprečna letna proizvodnja električne energije:

Tabela 7.1: Letna proizvodnja električne energije za model AV-7 [16]

Povprečna letna hitrost

vetra (m/s)

Povprečna letna proizvonja

električne energije (kWh)

2,5 8,000

3,0 12,000

3,5 16,000

4,0 20,000

4,5 24,000


Letna energija vetrne elektrarne močno naraste, če se povprečna letna hitrost vetra

poveča ţe samo za 2 m/s. Ob spremembi hitrosti vetra iz 2,5 m/s na 4,5 m/s se proizvedena

letna energija poveča iz 8.000 kWh na kar 24.000 kWh. Iz sledečih podatkov lahko

opazimo, da sta hitrost vetra in proizvedena letna energija v nelinearni odvisnosti.

Slika 7.5: Vetrnica AV-7 [32]

Izračun proizvedene letne energije vetrne elektrarne AV-7:

Vetrna elektrarna neprestano deluje pri povprečni hitrosti vetra 5,5 /m s . Betzov zakon

pravi, da lahko iz vetra potegnemo največ 59,3 % energije. Koeficient moči pC pa ni

konstanten, pač pa se spreminja s hitrostjo vetra. Maksimum doseţe pri nazivni hitrosti

vetra. Predpostavimo, da je koeficient moči pri 5,5 /m s okoli 0,22. Izračun ne upošteva

izgub.

Izračun:

max .

2 3

( )

( )

10,5 5,5 0,22 176,715 3234,11 3,2341

2

60,59 59%

27

0,22

( ) 8760 8760 3,2341k 28329,8 28,3298 /

elektrarne p

p

p

elektrarne

P v C A W kW

C

C

E kWh P h W kWh MWh leto


7.5.2 Lokacija vetrne elektrarne

Občina: Slovenska Bistrica

Kraj: Trije kralji (dom Jakec)

Nadmorska višina: 1166 m

Zemljepisna širina: 46

Zemljepisna dolţina 15

Lastnik zemljišča: RTC Trije Kralji Joţica Juhart s.p.

Slika 7.6: Satelitski posnetek lokacije vetrne elektrarne [33]

Lokacija vetrne elektrarne je dobro dostopna. Priklopno mesto je od same elektrarne

oddaljeno pribliţno 150 m. Cestišče do lokacije je urejeno in izpolnjuje zahteve za prevez

vetrnice AV-7. Slovenska Bistrica leţi tik ob avtocesti, kar zmanjša logistične teţave

prevoza na samo mesto izgradnje. Cestišče je v zimskih mesecih slabše prevozno.


7.5.3 Obratovalna karakteristika vetrne elektrarne

Krivulja moči se lahko določi teoretično ali pa se meritve opravijo na mestu, kjer bo

vetrnica stala. Za sam izračun se vzamejo povprečne vrednosti vetra v določenem

časovnem obdobju.

Pri preučevanju obratovalne karakteristike moramo biti pozorni predvsem na:

vključno hitrost vetra, ki je pri tej vetrnici 2 m/s, kar je za slovenske razmere dokaj

primerno,

nazivno hitrost vetra, pri kateri vetrna elektrarna razvije nazivno moč (pri tej vetrnici

je to 6,5 m/s),

AC nazivna oddajna moč generatorja (podana s strani proizvajalca).

Graf 7.3: Obratovalna karakteristika vetrnice AV-7 [16]


7.6 Priključitev vetrne elektrarne na distribucijsko omrežje

Obratovanje elektrarne

Vetrna elektrarna bo obratovala paralelno z NN distribucijskim omreţjem, kamor bo

oddajala vso razpoloţljivo energijo, razen energije, ki jo bo Dom Jakec porabil za lastno

obratovanje.

Opis sheme in priključka na distribucijsko omrežje

Elektrarna bo imela generator moči 6,5 kW, ki bo preko AC/AC pretvornika, ločilnega

stikala ter odklopnika priklopljena na ţe obstoječo javno 0,4 kV distribucijsko omreţje.

Priklop bo izveden v TP Trije Kralji - Slovenska Bistrica. Od priključnega mesta do

elektrarne bo vkopan nizkonapetostni kabel dimenzij 24 16 mm . Na stebru vetrnice bosta

nameščeni stikalna ter merilna omarica. V merilni omarici bo glavno stikalo in obračunsko

mesto. Ločilno mesto za ročno ločitev bo izvedeno na 0,4 kV napetostnem nivoju v novi

NN priključno-merilni omarici z ustreznim NN odklopnikom. Pravilno mora biti izvedena

tudi ozemljitev samega objekta.

Distribucijsko omrežje

Po današnjih spoznanjih je vloga distribucijskega omreţja pasivnega značaja in je

namenjena predvsem razdeljevanju električne energije industrijskim porabnikov in

gospodinjstvom. V luči novih trendov, ki kaţejo na implementacijo kvalificirane

proizvodnje, ki jo lahko v celoti umestimo v kontekst razpršene proizvodnje (DG –

Distributed Generation), se pojavlja zahteva po aktivni vlogi distribucijskega omreţja, da

zadosti zahtevam tistim porabnikom, ki lahko zadostijo svoje potrebe z lastno lokalno

proizvodnjo in višek energije oddajo v omreţje. Glede na to, da se priključitev VE

praviloma izvaja na distribucijsko omreţje, postavlja ta proces EES v drugačno funkcijo od

prvotno zamišljene, saj mora pasivno vlogo distribucijskega omreţja spremeniti v aktivno,

ker se pojavi potreba po regulacijski moči v distribucijskem omreţju. Zamenjava vlog pa


vzbudi potrebo po večjih investicijskih stroških v omreţju, ki bi omogočili večji izkoristek

proizvodnje električne energije iz VE [15].

Slika 7.7: Blokovna predstavitev prenosa moči od vetra do omreţja [31]

7.6.1 Smer prenosa električne energije ob vključitvi vetrne elektrarne

a) b)

Slika 7.8: Primer spremembe pretokov moči zaradi vključitve VE [15]

a) brez VE

b) z VE

Smer in velikost prenosa električne energije je odvisen od vrste proizvodnega vira

(TE,HE,NE). Ti proizvodni viri injicirajo električno energijo preko prenosnega omreţja v

distribucijsko omreţje do končnih porabnikov električne energije.

Vključitev proizvodnega vira, kot je VE, lahko povzroči spremembo smeri prenosa

električne energije. Če je proizvodnja vetrne elektrarne večja od porabe bremena 1, potem

Breme 1

Breme 2

Breme 3

P1

P2

P3

P0

TP

Breme 1

Breme 2

Breme 3

P'1

P2

P3

P'0

TP

VE


se smer toka moči 1P obrne. Če pa je proizvodnja VE bistveno večja od porabe bremena 1,

se lahko obrne tudi smer pretoka moči 0P .

Spremembe smeri pretoka moči pa spremljajo tudi izgube. Izgube še posebej narastejo

v primeru, ko proizvodnja električnih virov presega trenutno porabo.

7.6.2 Sprememba kratkostičnih moči

Iz teorije poznamo, da k velikosti kratkostične moči na določenem delu distribucijskega

omreţja prispevajo vsi proizvodnji viri (generatorji), ki napajajo kratek stik. Velikost

kratkostične moči je odvisna tudi od same razdalje med kratkim stikom ter generatorji, ki

napajajo kratek stik. Kratkostična moč ponavadi doseţe največjo vrednost v vozlišču

SN/VN. Za vsak nov kvalificiran vir, ki se priključi na omreţje, je potrebno preveriti

njegovo kratkostično moč. V primeru prevelike kratkostične moči, je potrebno ţe v sami

elektrarni zagotoviti ustrezno omejitev kratkostične moči.

Na povečanje kratkostične moči vplivajo naslednji dejavniki [15]:

moč DG,

vrsta generatorja: sinhronski, asinhronski,

tip regulacije generatorja,

lokacija generatorja.

Priklop novih generatorjev v omreţje, bodisi sinhronskih ali asinhronskih, spremeni

impedanco sistema, kar pomeni, da se spremenijo tudi kratkostični tokovi. Velikost oz.

vrednosti kratkostičnih tokov so pomembne za zagotovitev potrebne tokovne zaščite

vsakega posameznega proizvodnega vira. Zaščita mora biti sposobna v določenem

časovnem intervalu prekiniti kratkostični tok.

7.6.3 Enopolna shema mesta priključitve vetrne elektrarne

Enopolna shema mesta priključitve vetrne elektrarne je dodana k prilogam.


7.7 Zakonodaja

7.7.1 Prostorski pogoji

Projekt postavitve vetrnih elektrarn v Sloveniji je po svoji obliki multidisciplinaren, saj

je pri njegovi realizaciji potrebno tesno sodelovanje različnih drţavnih institucij, podjetij z

investicijskim kapitalom ter strokovnjakov najrazličnejših profilov, ki morajo vsak za

svoje področje oceniti prednosti, slabosti in potrebne dopolnitve obstoječih razmer za

uspešno izvedbo projekta [15].

Pravne ureditve umeščanja energetskih objektov v prostor temeljijo na področnih

zakonih, ki urejajo energetske objekte, prostorsko planiranje, varovanje okolja,

urbanistično načrtovanje, stavbna zemljišča in graditev objektov. Umeščanje energetskih

objektov v prostor obsega določanje pogojev za prenos načrtovanih objektov v prostor, kot

je določeno z Zakonom o urejanju prostora (Zure P-1), Ur.l. RS, št. 110/2002, ki je stopil v

veljavo 1. januarja 2003. Ta zakon določa, da mora pristojna lokalna skupnost oz. občina

na področju lokacije, po sprejemu prostorskega plana, sprejeti program priprave

prostorskih izvedbenih aktov [15].

Pri načrtovanju tovrstnih energetskih objektov in naprav morajo biti upoštevani

kriteriji, usmeritve in pogoji določeni v prostorskih sestavinah dolgoročnega in

srednjeročnega druţbenega plana Republike Slovenije, v poglavju Energija, v petem

odstavku točke 3.1.22 [15]:

– proučena naj bo moţnost čim krajše navezave objektov za proizvodnjo električne

energije na obstoječe javno omreţje,

– v zavarovana območja in območja, predlagana za zavarovanje, se posega le

izjemoma, posege pa se izvede tako, da se z uporabo dodatnih tehničnih rešitev

izvedba posega v največji moţni meri prilagaja naravnim danostim in

značilnostim naravnega prostora,


– energetskih objektov in naprav se ne postavlja na območjih naravnih vrednot;

ostali posegi na območjih naravnih vrednot se izvajajo tako, da se ne uničijo,

poškodujejo ali bistveno spremenijo lastnosti, zaradi katerih je del narave

opredeljen za naravno vrednoto; na območju naravne vrednote (fosili, minerali,

jame) se posegi izvajajo s posebno pozornostjo,

– na ekološko pomembnih območjih se posegi izvajajo izjemoma in to pod

pogojem, da se ohranja ugodno stanje habitatnih tipov in ugodno stanje rastlinskih

in ţivalskih vrst ter njihovih habitatov [15].

Nosilci urejanja prostora, ki dajejo smernice in mnenja, ter drugi udeleţenci, ki

sodelujejo pri pripravi sprememb in dopolnitev prostorskih sestavin dolgoročnega in

srednjeročnega druţbenega plana občine, kjer se pripravljajo takšni projekti, so:

- Ministrstvo za okolje, prostor in energijo RS, Urad za energetiko,

- Ministrstvo za okolje, prostor in energijo RS, Agencija RS za okolje – Sektor za

varstvo narave in Sektor za varstvo okolja,

- Ministrstvo za okolje, prostor in energijo RS – Urad RS za prostorsko planiranje,

- ELES, Elektro Slovenija, d.o.o., Ljubljana,

- Elektro Primorska, d.d., Nova Gorica,

- Ministrstvo za kmetijstvo, gozdarstvo in prehrano RS – Področje kmetijstva,

- Ministrstvo za kmetijstvo, gozdarstvo in prehrano RS – Sektor za gozdarstvo,

- Zavod za gozdove Slovenije,

- Zavod za varstvo naravne in kulturne dediščine – Naravna dediščina,

- Ministrstvo za promet RS – Direkcija RS za ceste, Sektor za planiranje,

- Ministrstvo za promet RS – Uprava RS za civilno letalstvo,

- Telekom Slovenije, d.d., Ljubljana,

- Ministrstvo za obrambo RS – Sektor za civilno obrambo, Inšpektorat RS za varstvo

pred naravnimi in drugimi nesrečami,

- Elektro Maribor d.d.,

- Elektro Celje d.d..


7.7.2 Zakonski pogoji

Vključitev VE in drugih nelinearnih bremen v bodisi srednje bodisi visokonapetostno

električno omreţje ne sme vplivati na kakovost električne napetosti, ki je v slovenskem

prostoru definirana s standardom SIST EN 50160 [20]. VE morajo biti načrtovane tako, da

zadoščajo temu standardu ob normalnih obratovalnih pogojih. Širše gledano, morajo

kvalificirani proizvajalci energije, kot so vetrne elektrarne, po veljavni zakonodaji četrtega

člena energetskega zakona [21] zadostiti vsem priključnim pogojem, ki jih definira

Navodilo o sistemskem obratovanju distribucijskega omreţja za električno energijo

(SONDO-E) [22]. Pri tem izpostavljamo naslednje člene posebnih tehničnih pogojev za

priključitev proizvajalcev električne energije na distribucijsko omreţje, ki se direktno

navezujejo tako na njihov priklop kot na obratovanje [15]:

– 107. člen, ki pravi, da se morajo postroji proizvajalcev in odjemalcev električne

energije projektirati, graditi in obratovati tako, da njihovi povratni vplivi (utripanje

napetosti, nesimetrija, višje harmonske frekvence, itd.) ustrezajo standardu o

kakovosti in tehničnim karakteristikam. Zagotovljena mora biti odpornost proti

motnjam in vplivom, ki jih določajo norme in standardi. Kriterij kakovosti določa

akt, ki ureja splošne pogoje za dobavo in odjem električne energije.

– 108. člen: ţe pred izdelavo novega priključka se praviloma določijo povratni vplivi

naprav uporabnikov distribucijskega omreţja, mejne vrednosti pa predpišejo v

soglasju za priključitev. Povratne vplive lahko povzročijo tudi spremembe na

postrojih uporabnika. V primeru, ko je treba nujno ukrepati proti povratnim

vplivom na distribucijsko omreţje, naloţi upravljalec distribucijskega omreţja

uporabniku distribucijskega omreţja odpravo le-teh. Upravljalec distribucijskega

omreţja lahko po potrebi zahteva preverjanje povratnih vplivov z meritvami.

– 110. člen: proizvajalci električne energije in lastniki zasilnih agregatov, katerih

električna inštalacija je priključena na distribucijsko omreţje, potrebujejo soglasje

za priključitev upravljalca distribucijskega omreţja. Soglasje določa zaščito pred

povratnim napajanjem.


– 112. člen: prevzemno-predajna mesta in postroji proizvajalcev na distribucijskem

omreţju se morajo zgraditi ob upoštevanju veljavnih standardov in predpisov.

Postroji morajo biti usposobljeni za paralelno obratovanje z distribucijskim

omreţjem. Upravljalec distribucijskega omreţja lahko samo v izjemnih primerih, ki

so utemeljeni, odstopa od zahtev. Ukrepe se v takšnih primerih uskladi s tangiranim

proizvajalcem.

– 114. člen: postopke in pogoje za priključevanje proizvajalcev na distribucijsko

omreţje določa upravljalec distribucijskega omreţja.

– 115. člen: otočno obratovanje določenih proizvajalcev električne energije z

omreţjem in odjemalci opredeljujejo posebna navodila, ki jih sprejme upravljalec

distribucijskega omreţja.

– 116. člen: ob priključevanju proizvodnih enot na 110 kV distribucijsko omreţje je

potrebno upoštevati sistemska obratovalna navodila prenosnega omreţja za

električno energijo.

– 134. člen: upravljalec distribucijskega omreţja določi zgornjo mejo proizvedene

moči pri proizvajalcu električne energije tako, da se zagotovijo tehnični pogoji za

obratovanje omreţja. Za pridobitev odobritve preseţka zgornje moči morajo

dobavitelji električne energije pridobiti individualno odobritev upravljalca

distribucijskega omreţja, ki poleg zgornje meje dovoljenega preseganja določi tudi

obvezne čase, v katerih sme prihajati do preseganj. Vse dogovorjene omejitve so na

tej podlagi razvidne iz voznega reda.

V kolikor gre v konkretnem primeru za priklop VE na 110 kV distribucijsko omreţje je

potrebno v luči 116. člena SONDO-E upoštevati tudi navodilo o sistemskem obratovanju

prenosnega elektroenergetskega omreţja SONPO-E [23] v katerem so kvalificirani

proizvajalci omenjeni le v členu 139:


– 139. člen: pogodbe z upravljalci distribucijskih omreţij in z odjemalci na

visokonapetostnem nivoju morajo poleg splošnih zahtev vsebovati še [15]:

zahtevo za posredovanje podatkov o proizvodnji za potrebe obračuna in

tehničnih inšpekcij tudi za kvalificirane proizvajalce na distribucijskem

omreţju ter

zahtevo za zagotovitev cos > 0,95 na stičnem mestu.

Na tem mestu verjetno ni odveč, če rečemo, da morajo investitorji oz. načrtovalci VE in

drugih nelinearnih bremen upoštevati veljavno slovensko zakonodajo in s tem naslednje

pravne akte:

– ustavo,

– energetski zakon,

– zakon o graditvi objektov,

– zakon o standardizaciji,

– zakon o splošni varnosti proizvodov,

– zakon o tehničnih zahtevah za proizvode in ugotavljanje skladnosti,

– zakon o inšpekcijskem nadzoru.

Pred in po priključitvi na distribucijsko omreţje morajo vetrne elektrarne zadostiti

zahtevam, ki jih določajo obstoječi sistemi avtomatizacije in zaščite, kot sledi iz naslednjih

zakonskih predpisov za področje elektroenergetike:

– Uredba o splošnih pogojih za dobavo in odjem električne energije, Ur.l. RS št.

117/02.

– Navodilo o sistemskem obratovanju distribucijskega omreţja za električno energijo

(SONDO-E ), Ur.l. RS št. 015/02.

– Uredba o pravilih za določitev cen in za odkup električne energije od kvalificiranih

proizvajalcev električne energije, Ur.l. RS 025/02.

– Uredba o pogojih za pridobitev statusa kvalificiranega proizvajalca električne

energije, Ur.l. RS št. 29/01, 99/01.

– Zakon o lokalnih neodvisnih proizvajalcih električne energije (predlog zakona),

začetek obravnave v Drţavnem zboru 29.08.2002.


– Uredba o načinu izvajanja gospodarskih javnih sluţb s področja distribucije

električne energije, Ur.l. RS, št. 54/2000, 31/2001, 99/2001, 96/2003.

– Uredba o pogojih in postopku za izdajo ter odvzem licence za opravljanje

energetske dejavnosti, Ur. list RS, št. 21/2001, 31/2001.

– Standardi IEC "Wind turbine generator systems" 61400-1, 61400-11, 61400-12,

61400-21, 61400-24.

Navedeni zakonski in tehnični predpisi so obvezujoči za vse akterje pri projektu

postavitev vetrnih elektrarn, saj se z ustreznostjo teh pogojev lahko zagotovi potrebna

varnost in energetska učinkovitost posameznih vetrnih elektrarn. Poleg teh zahtev pa

morata sistemski operater in organizator trga določiti dodatne zahteve za priključitev

vetrne elektrarne glede na naslednje vidike obratovanja EES-a [15]:

– potreba dograditve sistemske zaščite in avtomatizacije v elektroenergetskem

omreţju glede na povečanje kratkostičnih tokov in/ali določitve pogojev za

napajanje mesta okvare iz nekaj medsebojno neodvisnih virov,

– izogibanje napajanja dela omreţja, ki je izključen zaradi okvare, z močjo,

proizvedeno v vetrni elektrarni,

– avtomatski ponovni vklop in avtomatska sinhronizacija vetrne elektrarne,

– potreba po avtomatski napetostni regulaciji v vozlišču, kjer je priključena VE,

– izogibanje ali zmanjševanje sunkov v omreţju pri zagonu vetrne elektrarne v

izvedbi z asinhronskim generatorjem.

7.8 Potrebni podatki za vključitev vetrne elektrarne v omrežje

Za vključitev VE je potrebno UPO posredovati vso potrebno dokumentacijo, tako v

času samega pridobivanja soglasij, kot končno dokumentacijo oz. primo-predajno

dokumentacijo. Uporabnik omreţja mora UPO-ju pred sklenitvijo pogodbe posredovati

naslednje podatke (podatki so pridobljeni iz SONPO –E):


Tabela7.2: Ur.l. RS, št. 46/2002, stran 4701 [23]

Tabela 7.3: Pregled zahtevanih podatkov elektrarne [23]


Tabela 7.4: Pregled zahtevanih podatkov transformatorja in omreţja [23]


7.9 Ekološko pomembna področja

Pred samim začetkom izgradnje vetrne elektrarne je potrebno preveriti, če izbrana

lokacija leţi na ekološko pomembnih področjih, ki so zaščitena zaradi različnih rastlinskih

ali ţivalskih vrst. Grajenje na EPO lahko precej podaljša ali celo zaustavi izvajanje

projekta, saj je potrebno pridobiti vsa soglasja ter strokovna mnenja, ki ovrţejo prevelik

škodljiv vpliv na okolje.

Slika 7.9: Ekološko pomembna območja Slovenije [17]

Pri gradnji vetrnih elektrarn pa moramo še posebej paziti na območja natura 2000.

Natura 2000 v svoji direktivi posebej ščiti ptice in druge vrste habitatov. Kot vemo pa VE

najbolj ogroţajo ptice.


Slika 7.10: Območja Natura 2000 [17]

Pravna osnova za opredelitev območij Natura 2000 sta obvezujoča dokumenta

Evropske komisije in evropskega parlamenta in sicer Direktiva o habitatih in Direktiva o

pticah [18].

7.10 Enoletne meritve povprečne hitrosti vetra na izbrani lokaciji

Za izbrano lokacijo VE so na voljo ţe izvedene enoletne meritve vetra. Povprečna

enoletna hitrost vetra je označena z navpično črto oz. pri 5,57 /m s . Meritev vetra se je

opravila na višini 15 metrov, kar je nekoliko niţje od višine stolpa izbrane vetrne

elektrarne. Ker pa hitrost vetra z višino narašča, ta podatek ne bo negativno vplival na

donosnost elektrarne.

Graf 7.4: Porazdelitev hitrosti vetra [25]


7.10.1 Roža vetra

Roţa vetra nam daje informacijo o smeri vetra ter njegovi hitrosti. Prav tako pa si lahko

na roţi ponazorimo relativno pogostost vetra, ki nam pove koliko procentov ur v letu veter

piha v določeni smeri.

Graf 7.5: Roţa vetra [25]

Kraj A ter kraj C sta nepomembna, našo lokacijo opisuje kraj B.

Roţa vetra daje informacijo o največji povprečni hitrosti vetra, ki piha iz VSV in sicer

s povprečno hitrostjo skoraj 6 m/s. Veter na tej lokaciji piha 24% ur v letu iz smeri VSV.

7.10.2 Ocena vetrnega potenciala

Pred ocenitvijo potenciala na izbrani lokaciji je potrebno povedati, da je vetrni

potencial v Sloveniji ţe v osnovi slab, saj vetrovi ne pihajo konstantno, temveč v sunkih,

kar je razvidno iz histograma. Izjema so kraji na primorskem ter gorskih prelazih, kjer so

povprečne hitrosti vetra le nekoliko višje.

Izkoristek vetrne elektrarne je ţe v osnovi omejen z Betzovim limitom, ki je 59,3%. Če

k temu prištejemo še manjši izkoristek zaradi prenizke povprečne hitrosti (elektrarna

obratuje le z 69% nazivne moči) ter odštejemo vse izgube, ki spremljajo proizvodnjo


električne energije (led, izgube pretvornika, izgube v kablu,…), ugotovimo, da je

izkoristek VE le slabih 20%.

Kljub vsemu pa vetrni potencial ni slab za postavitev vetrne elektrarne in se lahko

izvedejo nadaljnje študije upravičenosti naloţbe v projekt.

7.11 Cena električne energije

Odkupna cena električne energije iz vetrne elektrarne vsebuje dodatke za čisto energijo :

a) odsotnost emisij toplogrednih plinov,

b) povečanje strateške zanesljivosti oskrbe,

c) oddaja energije v bliţini odjemalcev (v srednje napetostno omreţje) [4].

Cene v tabeli ne vsebujejo davka na dodano vrednost (DDV-ja).

Tabela 7.5: Odkupna cena električne energije [5]

V tabeli uporabljene kratice pomenijo:

KE - kvalificirana elektrarna

MWh - mega vatna ura

MVE je primerna predvsem za pokrivanje lastnih potreb po električni energiji ter

odprodajo odvečne energije, če je ne potrebujemo za lastno porabo. V prihodnjih 10-ih do

20-ih letih se pričakuje 20-30 % rast cene električne energije


8. CILJI PROJEKTA

8.1 Namenski cilji

Uspešna ter smiselna ureditev projekta je lahko zagotovljena samo na dobro

postavljenih temeljih. S tem mislimo na dobro postavljene namenske ter objektne cilje, ki

jih moramo s projektom doseči oz. uresničiti. Projekt postavitve vetrne elektrarne je

deterministični projekt, kar pomeni, da rezultate ciljev ţe poznamo. Nasprotje

determinističnih projektov pa so stohastični raziskovalni projekti, kjer se z raziskavami

dokopljemo do novih odkritij ter na podlagi teh odkritij postavljamo cilje.

NAMENSKI CILJI PROJEKTA:

NC1 - letno pokrivanje stroškov lastne porabe električne energije

NC2 - minimalna letna proizvodnja električne energije mora dosegati 20 MWh

NC3 - spoznanje OVE za nadaljnje investicije

NC4 - prodaja odvečne električne energije preko lokalnega elektrodistributerja

NC5 - transparentna projektna dokumentacija

8.2 Objektni cilji

OC1 - preučitev moţnosti, da izbrana lokacija VE leţi na zaščitenem naravnem območju je

preučena.

KOMENTAR: Gradnji na zaščitenem območju se je potrebno izogniti, saj se nam v

nasprotnem primeru lahko zgodi, da ne moremo pridobiti vseh potrebnih dovoljenj.

OC2 - izvedena je meritev vetra na izbrani lokaciji.

KOMENTAR: Meritve vetra se izvedejo na sami lokaciji vetrne elektrarne. Natančne

meritve so ključnega pomena za ekonomiko projekta oz. uspešnost projekta.


OC3 - nakup primerne vetrne elektrarne glede na vetrovne razmere.

KOMETAR: Nakup vetrnice z nizko vklopno hitrostjo vetra. Nazivna moč je doseţena pri

razmeroma nizki hitrosti vetra.

OC4 - nakup primerne opreme (AC/AC pretvornik, močnostni kabel, odklopnik, ločilno

stikalo).

KOMENTAR: Izbrana mora biti oprema, ki ustreza nazivni moči elektrarne.

Transformator mora imeti ustrezno napetostno prestavno razmerje za priklop na omreţje.

OC5 - gradbeno dovoljenje za postavitev VE je pridobljeno.

KOMENTAR: Tehnična dokumentacija obsega projekt izvedenih del, projekt za

vzdrţevanje in obratovanje objekta ter projekt za vpis v uradno evidenco.

OC6 - energetsko dovoljenje je pridobljeno.

KOMENTAR: Energetsko dovoljenje pridobimo na Ministrstvu za gospodarstvo. Vsebuje

lokacijo in območje, na katero se energetsko dovoljenje nanaša, vrsto objekta, goriva ali

naprave, na katere se energetsko dovoljenje nanaša, način in pogoje opravljanja energetske

dejavnosti v objektu ali napravi, pogoje v zvezi z objektom ali napravo po prenehanju

njenega obratovanja, itd.

OC7 - dovoljenje pristojnega upravljavca električnega omreţja za paralelno obratovanje z

javnim nizkonapetostnim omreţjem je pridobljeno.

KOMENTAR: Pridobitev vseh potrebnih dovoljenj ter soglasij s strani elektrodistributerja.

Izmenjava informacij poteka med samim izvajanjem projekta kot tudi na samemem

zaključku projekta.

OC8 - podpis pogodbe za priklop vetrne elektrarne na omreţje.

KOMENTAR: Pogodba se podpiše s skrbnikom distribucijskega omreţja.

OC9 - podpis pogodbe o prodaji električne energije.

KOMENTAR: Pogodba se podpiše s skrbnikom elektrodistribucijskega omreţja.


OC10 - izgradnja vetrne elektrarne.

OC11 - pridobitev lokacijske informacije.

KOMENTAR: Na pristojni upravni enoti je potrebno pridobiti lokacijsko informacijo.

OC12 - status kvalificiranega proizvajalca električne energije je pridobljen.

KOMENTAR: Vloga za pridobitev statusa kvalificiranega proizvajalca električne energije

se odda uradu za energetiko (Ministrstvo za okolje in prostor).

OC13 - uporabno dovoljenje je pridobljeno.

KOMENTAR: Po gradbenem dovoljenju ter po inšpekcijskem pregledu objekta pa je

potrebno pridobiti še uporabno dovoljenje.

OC14 - pridobljeno je soglasje občine ter okoliških stanovalcev.

KOMENTAR: Soglasje se pridobi samo v primeru, če je to potrebno.

OC15 - sklenitev pogodbe s podjetjem za vlitje temeljev VE.

KOMENTAR: Sklene se pogodba z izbranim podjetjem.

OC16 - sklenitev pogodbe za prevoz vetrne elektrarne.


9. TAKTIKA PROJEKTA

Projekt se začne pripravljati takoj po izdanem naročilu investitorja, torej Doma Jakec.

Vetrna elektrarna mora na izbrani lokaciji stati ter obratovati šest mesecev po izdanem

naročilu investitorja. Projekt se bo delno financiral iz lastnih sredstev Doma Jakec v višini

70% začetne investicije ter 30% z najetim kreditom pri banki.

Vsa dela na samem gradbišču bodo izvedli zunanji izvajalci, s katerimi se bodo

podpisale pogodbe. Izvajalcem je potrebno ţe pred samim začetkom izvajanja del poslati

projektno dokumentacijo, da se lahko pripravijo na samo izvedbo gradbenih ter ostalih

aktivnosti. Prav tako je potrebno tehnično projektno dokumentacijo poslati upravitelju

elektrodistribucijskega omreţja na Treh kraljih, torej Elektru Slovenska Bistrica, takoj, ko

je pripravljena vsa potrebna tehnična dokumentacija projekta. Pridobitev uporabnega

dovoljenja od pristojne upravne enote, torej upravne enote Slovenska Bistrica, po

zaključenih gradbenih aktivnostih in pridobitvi vseh potrebnih soglasij s strani

elektrodistributerja Slovenska Bistrica predstavlja zadnje korake projekta. Podpis pogodbe

o prodaji električne energije je zadnje dejanje zastavljenega projekta.

Zasnovo projekta izdela vodja projekta s pomočjo strokovnih sodelavcev. Zastavljene

objektne cilje uresniči strokovni sodelavec iz najbolj ustreznega področja, torej gradbeno

dovoljenje ureja strokovnjak s področja gradbeništva, energetsko dovoljenje strokovnjak s

področja elektrotehnike, itd.

Nadzor nad izvajanjem aktivnosti se izvaja tedensko na skupnih sestankih projektnega

tima. Izvedba kontrole je natančneje opisana v 14. poglavju.


10. PLAN PROJEKTA

Retrogradna razčlenitev projekta (WBS – work breakdown structure):

POSTAVITEV VETRNE ELEKTRARNE

Zaščitena naravna

območja

Nakup vetrne

elektrarne

Nakup opreme Gradbeno dovoljenje

Preučitev območij

Natura 2000 ter

EPO

Povpraševanje za

vetrno elektrarno

(karakteristike,

pogoji dostave)

Določitev opreme,

ki jo potrebujemo

za VE (AC/AC

pret., kablovod,...)

Oddaja zahteve za

izdajo gradbenega

dovoljenja

Preučitev dobljene

ponudbe

Sklenitev pogodbe

s podjetjem o

nakupu VE

Posvet

strokovnjakov o

ustreznosti opreme

Nakup opreme pri

izbranem

proizvajalcu

Pridobitev

dokazila o pravici

gradnje (Zemljiška

knjiga)

Dva izvoda

projekta za prilogo

k vlogi za izdajo

g.d.

Pridobitev

potrebnega

soglasja občine ter

prebivalcev

Zaščitena

naravna

območja so

preučena

VE je

kupljena

Oprema za

VE je

kupljena

Gradbeno

dovoljenje

je

pidobljeno


Meritve vetra

Energetsko

dovoljenje

Dovoljenje

upravljalca

električnega omreţja

Status

kvalificiranega

proizvajalca

Preučitev splošne

karte vetrov

Oblikovanje

splošnih podatkov

o prosilcu

Zagotovitev vseh

tehničnih podatkov

za UDO, slika

5.1,5.2,5.3

Pridobitev

Energetskega ter

uporabnega

dovoljenja

Najem

strokovnjaka

Analiza rezultatov

Oblikovanje

osnovnih podatkov

o objektu

Predlog glavnih

mejnikov

energetskega objekta

Izdelava vloge za

pridobitev oglasja Pridobitev Poročila

o prevzemnih

meritvah

Oddaja vloge na

urad za energetiko

(ministrstvo za

okolje in prostor)

Meritve

vetra so

izvedene

Energetsko

dovoljenje

je

pridobljeno

Soglasje

UDO je

pridobljeno

Status KP

je

pridobljen

Predvidena

ekonomska in

ţivljenjska doba

objekta

Usklajenost

objekta z

razvojnimi akti

Tehnična idejna

zasnova

Izdelava ter oddaja

vloge za pridobitev

energetskega

dovoljenja

Oddaja vloge na

Elektro Slovenska

Bistrica


Izdano veljavno

gradbeno

dovoljenje

Pridobitev soglasij

na upravni enoti

Poslano

povpraševanje

gradbenim

ponudnikom

Poslano

povpraševanje

logističnim

podjetjem

Inšpekcijski

pregled objekta

Pridobitev potrdila

na pristojni

upravni enoti

(oddel. za okolje)

Overba

podpisanega

soglasja na upravni

enoti ali pri notarju

Preučitev

dobljenih ponudb

Preučitev

dobljenih ponudb

Izbira najboljšega

ponudnika

Uporabno

dovoljenje

je

pridobljeno

Soglasje

občine je

pridobljeno

Pogodba o

izgradnji

temeljev je

sklenjena

Pogodba za

prevoz je

sklenjena

Pridobitev

uporabnega

dovoljenja

Soglasje občine Sklenitev pogodbe o

izdelavi temeljev VE

Sklenitev pogodbe za

prevoz VE

Izbira ponudnika

ter sklenitev

pogodbe


Izpolnitev prošnje

za lokacijsko

informacijo na

upravni enoti

Lokacijska

informacija

je

pridobljena

Pridobitev lokacijske

informacije

Podpis pogodbe o

priključitvi na el.

omreţje

Pogodba z

Elektrom

Slovenska

Bistrica je

podpisana

Podpis pogodbe na

sestanku ali po

pošti z Elektrom

Slovenska Bistrica

Podpis pogodbe o

prodaji električne

energije

Izkop ter vlitje

temeljev

Pogodba o

odkupu el.

energije je

sklenjena

Izgradnja vetrne

elektrarne

Prevoz vetrne

elektrarne na

gradbišče

Postavitev vetrne

elektrarne na njeno

lokacijo

Najem ţerjava za

postavitev stolpa

ter celice

Ureditev

razsvetljave v

stolpu vetrne

elektrarne

Ureditev

nadzornega centra

vetrne elektrarne

Izkop jaška za

kabel ter priklop

vetrne elektrarne

na priključno

mesto

Vetrna

elektrarna

stoji

Podpis pogodbe na

sestanku ali po

pošti z Elektrom

Slovenska Bistrica


Točni datumi izvajanja posameznih aktivnosti oz. ciljev so zabeleţeni s programskim

orodjem Microsoft Project, ki sluţi za organizacijo in nadzor izvajanja projekta. Projekt se

začne izvajati 10.4.2011 ter se zaključi z 10.9.2011. V samem programu je tudi označena

kritična pot aktivnosti, kar pomeni, da se morajo aktivnosti na kritični poti izvajati točno,

brez zamud. Vsakršno zamujanje teh aktivnosti prestavlja končni datum projekta.

Datumsko izvajanje aktivnosti je podano pod grafičnimi prilogami.


11. ANALIZA RIZIKOV PROJEKTA

Tabela 11.1: Analiza rizikov projekta

PROJEKT:

Realizacija vetrne

elektrarne

OPIS RIZIKA EKSTERNI

RIZIK

INTERNI

RIZIK R V VR

PREDLOG

AKTIVNOSTI NO

Sprememba cene

električne energije x 8 7 56 Izračun moţnih scenarijev PP

Nesporazumi med

sodelavci x 7 5 35

Dobra predstavitev

osnutka, iskanje

kompromisov ter čim več

organiziranih sestankov

PK

Aktivnosti se ne izvajajo

v predvidenih rokih x 8 8 64

Določitev osebe za

nadzor nad izvajanjem

aktivnosti

PP

VE ni dostavljena v roku x 4 4 16 Dodaten pritisk na

ponudnika vetrne

elektrarne

PK

Nepredvidljivo

bolezensko stanje

katerega od sodelavcev

x 3 2 6 Vnaprej določena

zamenjava kadra

PK

Zamuda pri izdaji

uradniških dovoljenj,

soglasij

x 5 5 10 Izvajanje pritiska na

uradniške sluţbe ter

lobiranje, če je moţno

PK

Nepravilno delovanje

dostavljene VE x 8 7 56

Sklenitev pogodbe, v

kateri se ure nedelovanja

VE zaradi okvare

izplačajo

PP

Reklamacija

transformatorja ali

odklopnika

x 8 7 56 Zagotovitev, da imajo na

zalogi novo opremo

PP

Nepredvidljive slabe

razmere vetra x 9 7 63

Pri izračunu ekonomike

vzamemo niţjo

povprečno vrednost vetra

kot je na karti vetrov

PP

Dvig trošarin x 9 8 72 Upoštevamo pri izračunu

prihodkov

PP


VR = V x R;

NO – način obravnave predlaganih aktivnosti (PP – vnesti v plan projekta (VR = 50-100),

PK – vnesti v plan kontrole rizikov projekta (VR = 1-49));

LEGENDA:

R – Rang pomembnosti (oceniti 1 - 10 (ocena 1 predstavlja nizko pomembnost));

V – verjetnost rizika (oceniti 1 - 10 (ocena 1 predstavlja nizko pomembnost));


12. EKONOMIKA PROJEKTA

Analizo stroškov projekta ter predvideno vračanje vloţenih sredstev si lahko olajšamo z

različnimi programi za izračun oz. preračun ekonomike projekta. V tem primeru bomo za

izračun uporabili program RETScreen International - Clean Energy Project. Posebej

moramo poudariti, da so izgube ter nekateri stroški, ocenjeni glede na do sedaj izvedene

projekte. Izračuni projekta so dodani pod prilogo 1.

V energijskem modelu (Energy model) programa izberemo metodo dva, kjer je

potrebno krivuljo moči ročno definirati. Krivuljo poda proizvajalec vetrne elektrarne.

Nepravilno vnesena krivulja moči ima za posledico napačne izračune proizvedene

električne energije ter posledično napačen preračun vračanja vloţenih sredstev investitorja.

Prav tako je izjemno pomembna pravilna ocenitev izgub. Izgube so pomemben dejavnik, ki

ga moramo pri preračunu letno proizvedene energije upoštevati. V samem programu pa

vnesemo tudi odstopanje v procentih od predvidene vrednosti posameznih parametrov, kar

nam omogoča, da se izognemo napačno ocenjeni vrednosti. Seveda pa morajo ocenjene

vrednosti temeljiti na racionalni oceni, saj nam v nasprotnem primeru tudi definiranje

odstopanja ne zagotavlja pravilne vrednosti določene opreme ali stroškov.

Pri zadanem projektu je potrebno poudariti predvsem izgube, ki nastanejo pozimi

zaradi ledu, saj je lokacija vetrne elektrarne na nadmorski višini 1166 m, kjer lahko

temperatura pozimi pade tudi pod 020 C .

Začetni stroški projekta, ki zajemajo vetrno elektrarno (AV-7), 400 V AC/AC

pretvornik, močnostni kabel, transport, itd., dosegajo vrednost 20.075 €. Kredit, ki ga bo

Dom Jakec najel pri banki znaša 30 % začetne investicije. Kredit, najet pri banki, se šteje

v letne stroške vetrne elektrarne, saj ga je potrebno odplačevati na letni oz. mesečni ravni.

K letnim stroškom moramo prišteti še stroške rezervnih delov ter stroške dela. Rezervne

dele je smiselno šteti v začetne stroške, predvsem zato, ker bi bil kasnejši nakup rezervnih

delov precej draţji kot pa če rezervne dele kupimo vnaprej, torej ob postavitvi same


elektrarne. Stroški, ki nastanejo ob potrebni gradnji cest, so v tem primeru nepotrebni, saj

vetrna elektrarna stoji v neposredni bliţini ceste. Stroški prenosnega kabla so precej visoki,

saj je lokacija vetrne elektrarne od priključnega mesta oddaljena 150 m. Cena močnostnega

kabla dosega 13 €/m.

Na priključno mesto je moţno ob upoštevanju vseh izgub (izkoristkov) vmesnih postaj

med elektrarno ter priključnim mestom prenesti 23 MWh/leto. Odkupna cena električne

energije znaša 64,84 €/MWh. Letni prihodek od prodane električne energije znaša 1.487 €.

Najet kredit pri banki znaša ţe prej omenjenih 30 % začetne investicije oz. 6.023 €. Fiksna

obrestna mera za pridobljeni kredit znaša 6,5 %, kar pomeni, da bo potrebno na letni ravni,

in sicer 10 let, odplačevati kredit v višini 838 € na leto. Kljub najetemu kreditu pri banki

pa vetrna elektrarna v 30 letih ustvari 20.671 € prihodka (z upoštevanjem začetne

investicije ustvari 34.724 € prihodka). Ob predpostavljeni 7% letni diskontni stopnji (kar je

relativno nizko) pa je teh 20.671€ vrednih za 3.137€ manj kot vloţenih 20.075 €, kar

pomeni, da se investicija v ta projekt ne splača. Ekonomski kazalec, kot je simple payback

(pove nam v kolikih letih se povrne začetna investicija in ne upošteva časovne vrednosti

denarja, prav tako ne upošteva inflacije), pa znaša 17,4 leta. Če bi investicijo ocenili samo

na podlagi tega kazalca, bi kazalo, da se projekt izplača. Ob upoštevanju diskontne stopnje

pa se lepo vidi, da projekt nima pozitivne NSV. Ocenjena ţivljenjska doba vetrne

elektrarne ter posledično tudi projekta pa je med 25 in 35 let, odvisno od stanja elektrarne

v prihodnosti. Projekt bi postal privlačen za investitorja, če bi se celoten projekt financiral

iz lastnega kapitala oz., če bi bila povprečna letna hitrost vetra večja.

Pri preračunu vračanja denarja je potrebno upoštevati, da drţava jamči odkupno ceno

električne energije, in sicer 64,84 €, samo naslednjih 15 let. Ţivljenjska doba projekta pa je

ocenjena na 25 do 35 let, kar pomeni, da mora investitor sprejeti še dodatno tveganje ob

vloţitvi svojega denarja v projekt. Precej veliko tveganje predstavlja tudi povprečna hitrost

vetra, ki sicer temelji na enoletnih meritvah vetra, vendar je tukaj še vedno moţno

odstopanje, ki spremeni letno količino proizvedene električne energije. Vsi izračuni, ki so

bili narejeni, ne vključujejo davka na dodano vrednost (DDV), ki ga je potrebno plačati

drţavi. Upoštevanje davka pomeni, da projekt ni rentabilen, kar je bilo ugotovljeno ţe pred

upoštevanjem DDV-ja.


Preračun prihodnjih donosov od prodaje električne energije na sedanjo vrednost,

odšteto od začetne investicije, daje negativno vrednost, kar pomeni, da, je investiranje v

takšen projekt negospodarno oz. ne ustvari ţelenega donosa, čeprav so hitrosti vetra

razmeroma visoke za slovenske razmere.

Proizvajanje električne energije za lastno porabo se ne izplača, saj je električna

energija, ki jo kupujemo od drugih energetskih virov, cenejša. To pomeni, da je boljše

energijo, pridobljeno iz obnovljivih virov, prodati po zajamčenih oz. subvencioniranih

cenah s strani drţave, ter kupovati cenejšo, tisto, ki ni pridobljena iz obnovljivih virov za

lastno porabo.

Tabela 12.1: Kazalci ki kaţejo na privlačnost oz. neprivlačnost projekta


13. PLAN KONTROLE

13.1 Način kontrole (poročilo izvajalcev, kontrolni sestanki, replaniranje)

Kontrola izvedenih aktivnosti se bo izvajala s posredovanjem kontrolnih poročil vodji

projekta. Za namen kontrole se izoblikuje posebna tabela, ki omogoča laţji nadzor

izvajanja projekta po zastavljenem planu.

Tabela 13.1: Kontrolna tabela

KONTROLA DATUM

Predvidoma prisotni

na kontrolnem

sestanku Z.št. Namen kontrole

Predaja

kontrolnih

poročil

Datum

kontrole

1. Preveriti ali bo elektrarna dostavljena v roku Projektni tim

2. Raziskava zaščitenih območij poteka po načrtu Projektni tim

3. Priprava tehnične dokumentacije Projektni tim

4.

Priprava informacij za pridobitev gradbenega

dovoljenja Projektni tim

5. Ekonomski izračun projekta Projektni tim

6. Časovno izvajanje projekta Projektni tim

7.

Priprava dokumentacije za pridobitev

energetskega dovoljenja Projektni tim

8. Dogovori z logističnim centrom za prevoz VE Projektni tim

9. Nakup opreme (pretvornik(AC/AC), kabel) Projektni tim


10. Preučitev vetrnega potenciala Projektni tim

Poročilo oddajajo odgovorni za izvedbo posamezne aktivnosti 2 dni pred določenim

datumom kontrole. Za popolno oblikovanje kontrolnih točk je potrebna natančna preučitev

plana izvajanja aktivnosti oz. objektnih ciljev.


14. SKLEP

Diplomsko delo je razdeljeno na dva dela in sicer na splošni del ter del, kjer je

predstavljen idejni projekt izgradnje vetrne elektrarne. Splošni del predstavlja zgodovino,

ekonomsko upravičenost, sestavo vetrnih elektrarn ter nekaj do sedaj ţe izvedenih

projektov vetrnih farm. V drugem delu je prikazan pristop k realizaciji projekta izgradnje

vetrne elektrarne za investitorja.

Projekt izgradnje vetrne elektrarne, delno financiran s strani banke (30%), delno s

strani investitorja, ki je tudi naročnik projekta (70%), ne izpolni teze o upravičenosti

investicije v projekt vetrne elektrarne. Izvedba projekta bi se obrestovala samo v primeru

večje povprečne hitrosti vetra.

Deleţ vlaganj v obnovljive vire se v razvitejših drţavah v zadnjih letih veča, potrebno

pa je poudariti, da odkupne cene električne energije temeljijo na zajamčenih cenah drţave

in ne na realnih cenah. Vsekakor pa je spodbujanje gospodarstva iz strani drţave za

vlaganje v energetske projekte, ki izkoriščajo obnovljive vire, nujno potrebno, še posebej

zdaj, v času gospodarskega ohlajanja. Večanje deleţa energije, pridobljene iz obnovljivih

virov, nam zagotavlja ohranitev okolja za nas in naše potomce.

Izbrana lokacija vetrne elektrarne bi bila pogojno ustrezna, če bi se investitor odločil

investirati brez najetega kredita. Hitrosti vetra v Sloveniji so prenizke za masivno

izkoriščanje vetra, saj vetrne elektrarne ob takšnih pogojih dosegajo zgolj 18% izkoristek,

kar pa je v primerjavi s hidroelektrarnami, ki imajo izkoristke nad 85 %, izjemno malo.

V programskem paketu RETScreen je izdelana tehnična ter ekonomska analiza

upravičenosti investicije v Projekt izgradnje vetrne elektrarne. Ob upoštevanju povprečne

hitrosti vetra 5,5 m/s se začetna investicija povrne po 17-ih letih. Z izračunom negativne

NSV pa se izkaţe, da projekt ni gospodaren oz. se ne izplača.


15. VIRI, LITERATURA

[1] Andrews J., Jelley N.; Energy science (Principles, tehnologies, and impact); New

York : Oxford University Press, 2007.

[2] Wikimedia Commons

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wind_turbine_1888_Charles_Brush.jpg

(junij, 2010).

[3] Wikipedia

http://sl.wikipedia.org/wiki/Vetrna_turbina (junij, 2010).

[4] Vetrne elektrarne predstavljajo okolju prijazen način pridobivanja energije

miha.ef.uni-lj.si/_dokumenti3plus2/190025/Debata_2.doc (junij, 2010).

[5] Uradni list RS, št. 65/2008 z dne 30. 6. 2008.

[6] Google slike

http://www.google.si/images?um=1&hl=sl&tbs=isch:1&aq=f&aqi=&oq=&gs_

rfai=&q=Darrieusov%20rotor (junij, 2010).

[7] Google slike

http://www.google.si/images?q=Savoniusov+rotor&um=1&hl=sl&tbs=isch:1&sa

=N&start=180&ndsp=20 (junij, 2010).

[8] Vetrne turbine Slovenija

http://www.slog.net/vts/tipi_vetrnih_turbin.php (junij, 2010).

[9] Podjetje TBA

http://www.tiba.si/obnovljivi-viri-energije/male-vetrne-elektrarne/ (junij, 2010).

[10] Agencija republike Slovenije za okolje

http://www.arso.gov.si/ (junij, 2010).

[11] Vetrne elektrarne - kdaj, kje, koliko, in čemu?; (Prirejeno po avtorju: dr. Mihael G.

Tomšič) (junij, 2010).

[12] AWEA (The European Wind Energy Association)

http://www.awea.org/ (junij, 2010).

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wind_turbine_1888_Charles_Brush.jpg


[13] Sneţnik, letnik XVI, št. 201, 30. 6. 2007, JUNIJ 2007, str. 11 (Avtor: M. Primc,

univ. dipl. ekon.).

[14] Wikipedia

http://sl.wikipedia.org/wiki/Vetrna_turbina#Zgradba_vetrne_turbine (junij, 2010).

[15] Merše S. et all; Vključevanje vetrnih elektrarn v slovenski elektroenergetski

sistem (končno poročilo projekta); Ljubljana, 2004.

[16] Aventa AG

http://www.aventa.ch/englische%20Homepage/eAV7/eAV-7.htm (junij, 2010).

[17] IREET, d.o.o., Analiza prostorskih potencialov na Primorskem za postavitev vetrnih

elektrarn - privlačnost in ranljivost prostora, Ljubljana 2003

http://www.ireet.com/ (junij, 2010).

[18] Agencija republike Slovenije za okolje

http://www.arso.gov.si/narava/ekolo%C5%A1ko%20pomembna%20obmo%C4%

8Dja/karta/ (junij, 2010).

[19] Natura 2000

http://www.kapele.si/index.php?id=79 (junij, 2010).

[20] SIST EN 50160

http://www.elektro-maribor.si/bin?bin.svc=obj&bin.id=4FDDEB4A-DCAD-6D59-

92ED-08692B35BF30 (junij, 2010).

[21] Energetski zakon /EZ/ (Ur.l. RS, št. 79/1999).

[22] SONDO-E, Navodilo o sistemskem obratovanju distribucijskega omreţja za

električno energijo (Ur.l. RS, št. 15/2002).

[23] SONPO-E, Ur.l. RS, št. 46/2002.

[24] ELES-Elektro Slovenija

http://www.eles.si/files/eles/userfiles/vsebina-dokumenti/Sistemska-obratovalna-

navodila-za-prenosno-omrezje-elektricne-energije.pdf (junij, 2010).

[25] Strojni vestnik 50(2004)6,318-327,ISSN 0039-2480,

UDK 621.311.245:551.55(497. Primorska), Strokovni članek (1.04).

[26] Pravo za naravo

http://www.pravo-za-naravo.si/2010/07/09/pritozba-zoper-soglasje2-za-ve-volovja-

reber/ (junij, 2010).

http://www.arso.gov.si/narava/ekolo%C5%A1ko%20pomembna%20obmo%C4%25

http://www.eles.si/files/eles/userfiles/vsebina-dokumenti/Sistemska-obratovalna-




[27] Alpha Ventus

http://www.alpha-ventus.de/ (junij, 2010).

[28] TESAR

http://www.carroll-meynell.com/pdf/Routine%20Testing.pdf (junij, 2010).

[29] IEC 60947-1

http://www.iec.ch/cgi-bin/procgi.pl/www/iecwww.p?wwwlang=E&wwwprog=cat-

det.p&progdb=db1&wartnum=038067 (junij, 2010).

[30] Google slike

http://www.google.si/images?hl=sl&source=imghp&biw=1280&bih=607&q

=vetrna+elektrarna&gbv=2&aq=f&aqi=&aql=&oq=&gs_rfai (junij, 2010).

[31] Wind Turbine Design Optimization, Michael Schmid - Georgia Institute of

Technology

www.energy.gatech.edu (junij, 2010).

[32] Google slike


=vetrna+elektrarna&gbv=2&aq=f&aqi=&aql=&oq=&gs_rfai (junij, 2010).

[33] Google Earth 5.9 (program).

[34] Nemški inštitut za tehnično termodinamiko

http://www.dlr.de/tt/desktopdefault.aspx/tabid-2908/ (junij, 2010).




16. SEZNAM SLIK, TABEL IN GRAFOV

a) Seznam slik :

Slika 2.1: Vetrna elektrarna Charles Brush

Slika 2.2: Horizontalna (HAWT) ter vertikalna (VAWT) os generatorja

Slika 2.3: Darrieusov rotor (VAWT)

Slika 2.4: Savoniusov rotor (VAWT)

Slika 2.5: Ena od 29 vetrnic vetrne elektrarne Volovja Reber

Slika 2.6: Priklop vetrne farme na nemško elektroenergetsko omreţje

Slika 3.1: Shema dvojno napajanega asinhronskega generatorja

Slika 3.2: Shema sinhronskega generatorja z AC/AC pretvornikom

Slika 3.3: Sestava celice vetrne elektrarne

Slika 4.1: Vezalna shema testa ločenega napetostnega napajanja

Slika 4.2: Vezalna shema testa povečane priključne napetosti

Slika 4.3: Vezalna shema testa prestavnega razmerja med primarnim in sekundarnim

navitjem ter test pravilne polaritete priključnih sponk

Slika 4.4: Vezalna shema tokovnega testa neobremenjenega transformatorja ter test

izgub neobremenjenega transformatorja

Slika 4.5: Vezalna shema meritve upornosti navitij

Slika 4.6: Vezalna shema testa kratkostične impedance ter izgub obremenjenega

transformatorja

Slika 4.7: Vezalna shema testa delnih praznitev

Slika 5.1: Primer vetrne elektrarne

Slika 7.1: Specifična hitrost in moč vetra na 10 m, izračunana na podlagi numerične

reanalize opazovanj med leti 1993 in 2002

Slika 7.2: Potencial obnovljivih virov

Slika 7.3: Inštalirana moč vetrne energije v Evropski uniji

Slika 7.4: Pretok zraka skozi turbino


Slika 7.5: Vetrnica AV-7

Slika 7.6: Satelitski posnetek lokacije vetrne elektrarne

Slika 7.7: Blokovna predstavitev prenosa moči od vetra do omreţja

Slika 7.8: Primer spremembe pretokov moči zaradi vključitve VE

Slika 7.9: Ekološko pomembna območja Slovenije

Slika 7.10: Območja Natura 2000

b) Seznam grafov:

Graf 3.1: Količina zajete vetrne energije (Betzov limit je ţe upoštevan)

Graf 3.2: Velikost rotorja glede na hitrost vetra

Graf 7.1: Povečanje oz. zmanjšanje kapacitet iz obnovljivih virov

Graf 7.2: Koeficient moči v odvisnosti od razmerja hitrosti

Graf 7.3: Obratovalna karakteristika vetrnice AV-7

Graf 7.4: Porazdelitev hitrosti vetra

Graf 7.5: Roţa vetra

c) Seznam tabel:

Tabela 3.1: Primerjava različnih tipov generatorjev

Tabela 4.1: Preskusne napetosti izolacije

Tabela 7.1: Letna proizvodnja električne energije za model AV-7

Tabela 7.2: Ur.l. RS, št. 46/2002, stran 4701

Tabela 7.3: Pregled zahtevanih podatkov elektrarne

Tabela 7.4: Pregled zahtevanih podatkov transformatorja in omreţja

Tabela 7.5: Odkupna cena električne energije

Tabela 11.1: Analiza rizikov projekta

Tabela 12.1: Kazalci, ki kaţejo na privlačnost oz. neprivlačnost projekta

Tabela 13.1: Kontrolna tabela


Naslov študenta

Gregor Kerţar

Cesta XIV. divizije 4

2310 Slovenka Bistrica

tel.: 040/550-825

e-mail: [email protected]

Kratek življenjepis

Sem Gregor Kerţar, rojen 24.12.1988 v Mariboru. Osnovno šolo sem obiskoval v

Slovenski Bistrici, srednjo šolo pa v Mariboru – Srednja elektro-računalniška šola (SERŠ)

– strokovni štiriletni program elektrotehnike, po kateri sem pridobil naziv: elektrotehnik

elektronik. Po uspešno opravljeni maturi sem se vpisal na Fakulteto za elektrotehniko,

računalništvo in informatiko (FERI), program Gospodarsko inţenirstvo, smer

elektrotehnika. Po treh uspešnih letih študija s končno povprečno oceno 8,31 zaključujem

1. bolonjsko stopnjo študija z diplomo. Moja diplomska naloga ima naslov Projekt

izgradnje vetrne elektrarne.


17. PRILOGE

Seznam prilog:

Priloga 1: Izračun v programu RETScreen International – Clean Energy Project Analysis

Software

Priloga 2: Enopolna shema mesta priključitve vetrne elektrarne

Priloga 3: Enopolna shema električne inštalacije

Priloga 4: Predviden plan projekta


Priloga 1:

Izračuni v programu RETScreen International – Clean Energy Project Analysis software

Začetna stran projekta


Vnos podatkov za vetrnico


Ocenitev izgub vetrne elektrarne

Vnos začetnih, investicijskih ter letnih obratovalnih stroškov

Zmanjšanje izpustov škodljivih plinov


Finančni parametri oz. kazalci za ocenitev investicije


Letni pritok denarja od prodaje električne energije

Finančni kazalci privlačnosti projekta za investitorja


Grafični prikaz eksploatacije projekta


Priloga 2:

Enopolna shema mesta priključitve vetrne elektrarne. Shemo je projektiralo podjetje

Elektro Maribor d.d.

Realizator projektne dokumentacije

projekt izgradnje vetrne elektrarne · postavitev ve. v zadnjem delu so predstavljeni namenski ter...

Documents