Development of wind farms in Poland in the context of climate change

• Autorzy: Hyrzyński Rafał , Jaroszewska Marta , Badur Janusz , Ziółkowski Paweł , Gotzman Sylwia , Froissart Marcin , Bykuć Sebastian , Dudda Waldemar

Warianty tytułu

PL

Rozwój farm wiatrowych w Polsce w kontekście zmian klimatycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper summarises the ongoing transformation in the structure of Polish power system. This is a very complex process which fits into global megatrends in this matter. It needs to take into account such crucial elements like socially responsible investments, life cycle assessment, policy changes and investments strategies. United Nations climate policy urges to take certain actions to combat climate change and its impact. It highlights new record high levels of greenhouse gases content in the atmosphere. Presented graphs contain data extracted from the Polish power system showing intra-day, monthly and annual load distribution. Particular attention is paid to the variability of wind energy sources and their efficiency (full load equivalent operating hours factor). Discussed aspects does not address any issues related to the stability of the power system. Additionally, it does not contain any polemic with the cited research results. On their basis it can be pointed out that wind farms contribute to a local temperature and precipitation increase. The nature of this phenomenon (positive or negative) in the context of global warming is currently the subject of worldwide research. Nevertheless, it can be said with certainty that the environmental impact of renewable sources usage is significantly lower than in the case of classic power plants based on fossil fuels.

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z szeroko pojętym rozwojem energetyki wiatrowej. Jako tło nakreślono strukturę mocy i produkcji energii na świecie, przeanalizowano prognozy rozwoju energetyki na najbliższe lata (analiza megatrendów) i w tym kontekście dosyć szczegółowo omówiono zagadnienia związane z rozwojem energetyki wiatrowej. Na podstawie dostępnych badań przybliżono także zagadnienia związane z czynnikami wpływającymi na rozwój odnawialnych źródeł energii oraz ich oddziaływaniem na środowisko naturalne. W tym celu odniesiono się do wyników dwóch badań. Autorzy nie podejmują jednakże ich krytyki, czy nawet oceny, natomiast odniesienia do takowej krytyki, przeprowadzonej przez innych autorów, przywołano w treści. Praca nie podejmuje także zagadnień związanych z bezpieczeństwem i stabilnością pracy systemu elektroenergetycznego. Stwierdzono, że elektrownie wiatrowe przyczyniają się do lokalnego wzrostu temperatury w miejscu ich zainstalowania, a także do wzrostu opadów. Niezależnie od oceny wyników tychże badań z całą odpowiedzialnością można stwierdzić, że oddziaływanie odnawialnych źródeł energii jest znacząco mniejsze niż źródeł konwencjonalnych.

Słowa kluczowe

EN

wind farms; climate change; life cycle assessment; megatrends; Full Load Equivalent Operating Hours Factor

PL

OZE; FLEOH; elektrownia wiatrowa; LCA; Paris Agreement

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2022
• Tom: Nr 3
• Strony: 82--94
• Opis fizyczny: Bibliogr. 75 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Hyrzyński Rafał

• Institute of Fluid Flow Machinery, Polish Academy of Sciences

autor

Jaroszewska Marta

• Institute of Fluid Flow Machinery, Polish Academy of Science

autor

Badur Janusz

• Institute of Fluid Flow Machinery, Polish Academy of Sciences

autor

Ziółkowski Paweł

• Faculty of Mechanical Engineering and Ship Technology, Gdańsk University of Technology

autor

Gotzman Sylwia

• Institute of Fluid Flow Machinery, Polish Academy of Sciences

autor

Froissart Marcin

• Institute of Fluid Flow Machinery, Polish Academy of Sciences

autor

Bykuć Sebastian

• Institute of Fluid Flow Machinery, Polish Academy of Sciences

• https://orcid.org/0000-0001-8192-5432

autor

Dudda Waldemar

• Faculty of Technical Sciences, University of Warmia and Mazury in Olsztyn

• https://orcid.org/0000-0003-4083-9479

Bibliografia

• [1] Badur J., Bryk M., Ziółkowski P., Sławiński D., Ziółkowski P., Kornet S., Stajnke M.: On a comparison of Huber-Mises-Hencky with Burzynski-Pecherski equivalent stresses for glass body during nonstationary thermal load, AIP Conference Proceedings 1822 (2017) 020002; doi: 10.1063/1.4977676.
• [2] Badur J., Feidt M., Ziółkowski P.: Neoclassical navier-stokes equations considering the gyftopoulosberetta exposition of thermodynamics, Energies. 13 (2020) 1–34.
• [3] Badur J., Hyrzyński R., Lemański M., Ziółkowski P., Bykuć S.: On the production of electricity in Poland using a geothermal binary power plant - A thermodynamic overview - Part I, in: ECOS 2019 - Proc. 29th Int. Conf. Effic. Cost, Optimisation, Simul. Environ. Impact Energy Syst., 2019: pp. 1621–1632.
• [4] Badur J., Ziółkowski P., Sławiński D.: Sposób wyznaczenia i kontroli opłacalności kogeneracyjnej pracy bloków parowych ze źródłami OZE, Rynek Energii. 1 (128) (2017) 40–46.
• [5] De Bortoli E., Baldini M., Stojadinovic D.: Biomass-Based Heating in the Western Balkans - A Roadmap for Sustainable Development, Washington, D.C., 2017.
• [6] Brzezińska-Rawa A., Goździewicz-Biechońska J.: Recent developments in the wind energy sector in Poland, Renew. Sustain. Energy Rev. 38 (2014) 79–87.
• [7] Bukowski M., Śniegocki A.: Megatrendy od akceptacji do działań, WiseEuropa – Fundacja Warszawski Instytut Studiów Ekonomicznych i Europejskich, Warszawa, 2017.
• [8] Buraczewski J., Badur J., Ziółkowski P., Kowalczyk T., Bryk M.: Dwadzieścia lat pierwszego bloku gazowo-parowego w Polsce i co dalej?, Energ. Probl. Energ. i Gospod. Paliw. 11 (773) (2018) 609–611.
• [9] Business Insider: Uczestnicy COP24 przyjęli deklarację o “solidarnej i sprawiedliwej transformacji”, (n.d.).
• [10] Calnan M., Hamdan R., Prunevielle G., Zrihen K.: Megatrendy, fala zmieniająca przyszłość, 2012.
• [11] Chwieduk D.: Technical and financial aspects of renewable energy applications in Poland, Renew. Energy. 19 (2000) 521–526.
• [12] Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej L 282/4: Porozumienie paryskie, (2016) 4–18.
• [13] Evans A., Strezov V., Evans T.J.: Assessment of sustainability indicators for renewable energy technologies, Renew. Sustain. Energy Rev. 13 (2009).
• [14] Evans S., Timperley J.: COP24: Key outcomes agreed at the UN climate talks in Katowice, (n.d.).
• [15] Filip A., Samson-Bręk I.: Miejsce oceny cyklu życia w systemie zarządzania środowiskowego, Stud. Ecol. Bioethicae. 9 (4) (2011).
• [16] Georges P., Mauduit-Le Clercq C., Nietvelt K., Grosberg G., Prabhu A., Yokota J.: ESG Industry Report Card: Power Generation, S&P. (2019).
• [17] Global Change Data Lab: Renewables, Our World in Data, (2018).
• [18] Global Wind Energy Council: Global Wind Report 2018, 2019.
• [19] Gnatowska R., Moryń-Kucharczyk E.: Current status of wind energy policy in Poland, Renew. Energy. 135 (2019) 232–237.
• [20] Goldman Sachs: Paths to Power. Big Oils and Utilities’ diverging strategies for energy corvengence, New York, 2019.
• [21] Gotzman S., Ziółkowski P., Badur J.: Evaluati on of long-term start up costs impact on short-term price based operational optimization of a CCGT using MILP, E3S Web Conf. 137 (2019) 1–6.
• [22] Hyrzyński R.: Modelowanie i optymalizacja magazynów energii, w tym magazynów energii cieplnej, w systemie energetycznym z generacją ze źródeł trudno prognozowalnych, Instytut Maszyn Przepływowych im. Roberta Szewalskiego Polskiej Akademii Nauk, Rozprawa doktorska, promotor J. Badur, Gdańsk 2022.
• [23] Hyrzyński R., Karcz M., Lewandowski K., Lemański M., Nojek S.: Complementarity of Wind and Photovoltaic Power Generation in Conditions Similar to Polish, Acta Energ. 4 (2013) 14–21.
• [24] Hyrzyński R., Ziółkowski P., Gotzman S., Kraszewski B., Ochrymiuk T., Badur J.: Comprehensive thermodynamic analysis of the CAES system coupled with the underground thermal energy storage taking into account global, central and local level of energy conversion, Renew. Energy. 169 (2021) 379-403.
• [25] Igliński B., Iglińska A., Koziński G., Skrzatek M., Buczkowski R.: Wind energy in Poland - History, current state, surveys, Renewable Energy Sources Act, SWOT analysis, Renew. Sustain. Energy Rev. 64 (2016) 19–33.
• [26] International Energy Agency: World Energy Outlook 2016, 2016.
• [27] International Energy Agency: World Energy Outlook 2018, 2018.
• [28] International Renewable Energy Agency: Data & Statistics, Capacit. Gener. (2019).
• [29] Jacobson M.Z.: Response to Miller and Keith “Climatic Impacts of Windpower” (Joule, 2018), (n.d.).
• [30] Kell G.: The Remarkable Rise Of ESG, Forbes. (2018).
• [31] Kiciński J.: Quo Vadis Energetyko? Od energetyki wielkoskalowej do rozproszonej. A co dla Polski?, Nowa Energ. (2018) 61–71.
• [32] Knoepfel I.: Who Cares Wins. Connecting Financial Markets to a Changing World, United Nations Environ. Financ. Initiat. (2004).
• [33] Komisja Europejska: Europejska platforma oceny cyklu życia (LCA), (n.d.).
• [34] Kość W.: COP24 mimo wszystko dał nadzieję. „Zwycięstwo współpracy w czasach głębokich podziałów”, OKO.Press. (2018).
• [35] Kowalczyk T., Badur J., Ziółkowski P.: Comparative study of a bottoming SRC and ORC for Joule– Brayton cycle cooling modular HTR exergy losses, fluid-flow machinery main dimensions, and partial loads, Energy. 206 (2020).
• [36] Kowalczyk T., Badur J., Ziółkowski P., Kornet S., Banaś K., Ziółkowski P.J., Stajnke M., Bryk M.: The Problem of Thermal Unit Elasticity Under the Conditions of Dynamic RES Development, 2 (2017) 116–121.
• [37] Lawrence Livermore National Laboratory: Energy Flow Charts, (2018).
• [38] Li Y., Kalnay E., Motesharrei S., Rivas J., Kucharski F., Kirk-Davidoff D., Bach E., Zeng N.: Climate model shows large-scale wind and solar farms in the Sahara increase rain and vegetation, Science (80-. ). 361 (2018) 1019–1022.
• [39] Lubośny Z.: Wpływ elektrowni wiatrowych na system elektroenergetyczny, Autom. - Elektr. - Zakłócenia. 7 (2016).
• [40] Miller L.M., Keith D.W.: Climatic Impacts of Wind Power, Joule. 2 (2018) 1–15.
• [41] Muralikrishna I.V., Manickam V.: Environmental Management, Butterworth-Heinemann, 2017.
• [42] Organizacja Narodów Zjednoczonych: Ramowa Konwencja Narodów Zjednoczonych w Sprawie Zmian Klimatu (1992), Dz.U. 1996 nr 53 poz. 238, 1994.
• [43] Paska J., Surma T.: Electricity generation from renewable energy sources in Poland, Renew. Energy. 71 (2014) 286–294.
• [44] Pieriegud J.: Wykorzystanie megatrendów do analizy przyszłościowego rozwoju sektorów gospodarki, in: Megatrendy i Ich Wpływ Na Rozw. Sekt. Infrastrukturalnych, Inst. Badań Nad Gospod. Rynk., Gdańska Akademia Bankowa, Gdańsk, 2015: pp. 8–25.
• [45] Polskie Sieci Elektroenergetyczne SA: Dane systemowe, Praca. KSE. (2019).
• [46] Polskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej; Dolnośląski Instytut Studiów Energetycznych: WSPÓŁPRACA KONWENCJONALNYCH ŹRÓDEŁ WĘGLOWYCH I WIELKOSKALOWEGO OZE, 2019.
• [47] Popczyk J.: W dążeniu do mono rynku energii elektrycznej OZE i rynków energii użytecznej. 10- stronicowa podróż elektroenergetyka przez historię polskiej elektroenergetyki, (n.d.).
• [48] Popkiewicz M., Kardaś A., Malinowski S.: Nauka o klimacie, Wydawnictwo Sonia Draga sp.z o.o., Warszawa, 2018.
• [49] Raadal H.L., Gagnon L., Modahl I.S., Hanssen O.J.: Life cycle greenhouse gas (GHG) emissions from the generation of wind and hydro power, Renew. Sustain. Energy Rev. 15 (2011).
• [50] Singh S.: Top 20 Global Mega Trends and Their Implications to Business, Society and Cultures, Frost & Sullivan, n.d.
• [51] Sławiński D., Ziółkowski P., Badur J.: Thermal failure of a second rotor stage in heavy duty gas turbine, Eng. Fail. Anal. 115 (2020).
• [52] Sliz-Szkliniarz B., Eberbach J., Hoffmann B., Fortin M.: Assessing the cost of onshore wind development scenarios: Modelling of spatial and temporal distribution of wind power for the case of Poland, Renew. Sustain. Energy Rev. 109 (2019) 514–531.
• [53] Stanek W.: Analiza egzergetyczna w teorii i w praktyce, Wydaw. Politech. Śląskiej. (2016) 194.
• [54] Stanek W.: Thermodynamics for Sustainable Management of Natural Resources, Springer International Publishing, 2017.
• [55] Tantau A., Robert S.: Business Models for Renewable Energy Initiatives: Emerging Research and Opportunities, IGI Global, Hershey PA, 2018.
• [56] The U.S. Energy Information Administration: International Energy Outlook 2013, Washington, 2013.
• [57] The U.S. Energy Information Administration: Electricity data, Electricity. (2019).
• [58] Urząd Regulacji Energetyki: Potencjał krajowy OZE w liczbach, Warszawa, 2019.
• [59] Valero Capilla A., Valero Delgado A.: The Destiny of the Earth’s mineral resources, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 2015.
• [60] Wasiak I.: Elektroenergetyka w zarysie. Przesył i rozdział energii elektrycznej, Politechnika Łódzka, Łódź, 2010.
• [61] Wȩdzik A., Siewierski T., Szypowski M.: Green certificates market in Poland – The sources of crisis, Renew. Sustain. Energy Rev. 75 (2017) 490–503.
• [62] World Energy Council, World Energy Perspective – Variable renewables integration in electricity systems: how to get it right, World Energy Council, London, 2016.
• [63] wysokienapiecie.pl, Produkcja energii z farm wiatrowych - dane godzinowe, (2019).
• [64] Ziółkowski P., Badur J.: A study of a compact high-efficiency zero-emission power plant with oxy-fuel combustion, in: ECOS 2019 - Proc. 32nd Int. Conf. Effic. Cost, Optim. Simul. Environ. Impact Energy Syst., 2019: pp. 1557–1568.
• [65] Ziółkowski P., Badur J., Ziółkowski P.J.: An energetic analysis of a gas turbine with regenerative heating using turbine extraction at intermediate pressure - Brayton cycle advanced according to Szewalski’s idea, Energy. 185 (2019) 763–786.
• [66] Ziółkowski P., Kowalczyk T., Lemański M., Badur J.: On energy, exergy, and environmental aspects of a combined gas-steam cycle for heat and power generation undergoing a process of retrofitting by steam injection, Energy Convers. Manag. 192 (2019) 374–384.
• [67] Stanowisko Greenpeace Polska w sprawie protestów związanych z budową farm wiatrowych w Polsce, Greenpeace, (2012).
• [68] Energia ze źródeł odnawialnych w 2012 r., Główny Urząd Statystyczny, Warszawa, 2013.
• [69] Raport: Polska energetyka na fali megatrendów, Deloitte. (2016).
• [70] ISO 14040: Ocena cyklu życia - Zasady i struktura, 2016.
• [71] Environmental Risks - Global: Heat map: 11 sectors with $2.2 trillion debt have elevated environmental risk exposure, Moodys. (2018).
• [72] Global warming of 1.5°C. An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above preindustrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, Intergovernmental Panel on Climate Change, Genewa, 2018.
• [73] Global Wind Report. Annual Market Update 2017, Global Wind Energy Council, 2018. [74] Wind in power 2017 - Annual combined onshore and offshore wind energy statistics, Wind EUROPE, 2018.
• [75] Global Wind Report. Annual Market Update 2018, Global Wind Energy Council, 2019. [76] Wind energy in Europe in 2018. Trends and statistics, Wind Europe, 2019.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).