Analiza ekonomiczna oraz wykorzystania mocy dla farmy wiatrowej typu offshore na Morzu Bałtyckim

• Autorzy: Malecha Ziemowit

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2023.1.1

Warianty tytułu

EN

Economic analysis and power capacity factor estimation for an offshore wind farm in the Baltic Sea

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przeanalizowano możliwości produkcji energii elektrycznej dla farm wiatrowych typu offshore dla planowanej lokalizacji na Morzu Bałtyckim. Dodatkowo przeprowadzono uproszczoną analizę ekonomiczną takiej inwestycji. Posłużono się rzeczywistymi danymi istniejących instalacji typu onshore oraz offshore, analizami wykonanymi przez renomowane ośrodki badawcze jak National Renewable Energy Laboratory (NREL) z USA, czy modelem Jensena do oszacowania strat farmy wiatrowej. Pokazano, że współczynnik wykorzystania mocy dla farmy wiatrowej na Morzu Bałtyckim wynosi około 46%, natomiast straty farmy wiatrowej mogą wynieść od 15% do 18% w zależności od wielkości turbin. Przeprowadzona analiza ekonomiczna pokazała, że zwrot kosztów inwestycyjnych silnie zależy od mocy znamionowej turbin wiatrowych i może wynieść od kilku do kilkunastu lat.

EN

The paper analyzes the possibilities of power production for offshore wind farms for the planned location in the Baltic Sea. In addition, a simplified economic analysis of such an investment was carried out. Real data of existing onshore and offshore installations, analyzes performed by renowned research centers such as the National Renewable Energy Laboratory (NREL) from the USA, or the Jensen model to estimate wind farm losses were used. It has been shown that the capacity factor for a wind farm in the Baltic Sea is about 46%, while wind farm losses can range from 12% to 18% depending on the size of the turbines. The conducted economic analysis showed that the return on investment costs strongly depends on the rated power of wind turbines and can range from several to dozen years.

Słowa kluczowe

PL

farma wiatrowa; wykorzystanie mocy; straty; model Jensena; prawo kwadratu-sześcianu

EN

wind farm; power utilization; losses; Jensen model; square-cube law

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 1
• Strony: 4--11
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Malecha Ziemowit

• Katedra Kriogeniki i Inżynierii Lotniczej, Wydział Mechaniczno-Energetyczny, Politechnika Wrocławska, Wrocław

• https://orcid.org/0000-0001-8560-760X

Bibliografia

• [1] Lissaman, P.B.S.; Gyatt, G.W.; Zalay, A. Critical issues in the design and assessment of wind turbine arrays, 1982.
• [2] Gawronska, G.; Gawronski, K.; Król, K.; Gajecka, K. Wind farms in Poland - legal and location conditions. The case of Margonin wind farm. GLL Geomatics 2019, 3, 25-39. http://dx.doi.org/10.15576/GLL/2019.3.25.
• [3] DTI. Capital grants scheme for Scroby Sands offshore wind farm. Technical report, UK Government, 2006.
• [4] DTI. Capital grants scheme for North Hoyle offshore wind farm. Technical report, UK Government, 2006.
• [5] Dahlberg, J.A.; Thor, S.E., Power performance and wake effects in the closely spaced Lillgrund offshore wind farm. European Offshore Conference, Stockholm 2009, p. 1.
• [6] Hansen, K.S.; Barthelmie, R.J.; Jensen, L.E.; Sommer, A. The impact of turbulence intensity and atmospheric stability on power deficits due to wind turbine wakes at Horns Rev wind farm. Wind Energy 2012, 15, 183-196. https://doi.org/https://doi.org/10.1002/we.512
• [7] Sørensen, T.; Thøgersen, M.L. Recalibrating Wind Turbine Wake Model Parameters - Validating the Wake Model Performance for Large Offshore Wind Farms. 2006.
• [8] Funglsang, P.; Thomsen, K. Cost optimization of wind turbines for large-scale offshore wind farms. Technical report, Risø National Laboratory, Roskilde, 1998.
• [9] Bak, C.; Zahle, F.; Bitsche, R.; Kim, T.; Yde, A.; Henriksen, L.; Hansen, M.; Blasques, J.; Gaunaa, M.; Natarajan, A. The DTU 10-MW Reference Wind Turbine, 2013. Danish Wind Power Research 2013; Conference date: 27-05-2013 Through 28-05-2013.
• [10] Fingersh, L.; Hond, M.; Laxson, A. Wind Turbine Design Cost and Scaling Model. National Renewable Energy 2006. https://doi.org/10.2172/897434.
• [11] Stehly, T.; Beiter, P.; Duffy, P. 2019 Cost of Wind Energy Review. Technical report, NREL, U.S. Department of Energy, 2020.
• [12] Land-Based Wind Market Report 2022 Edition. Technical report, U.S. Department of Energy, 2022.
• [13] NuclearNewswire. https://www.ans.org/news/article-638/the-economics-of-wind-power, note = Accessed: 2022-11-07.
• [14] Smith, D.; Taylor, G.J. Further analysis of turbine wake development and interaction data, 1991.
• [15] Grothe, O.; Kochele, R; Watermeyer, M. Analyzing Europe's Biggest Offshore Wind Farms: A Data Set wifh 40 Years of Hourly Wind Speeds and Electricity Production. Energies 2022, 15. https://doi.org/10.3390/en15051700.
• [16] The WINDPOWER. https://www.thewindpower.net/turbine_en_47_gamesa_g90-2000.php. Accessed: 2022-11-04.
• [17] Global Wind Atlas. https://globalwindatlas.info/en.
• [18] Hansen, K.S.; Barthelmie, R.J.; Jensen, L.E.; Sommer, A. The impad of turbulence intensity and atmospheric stability on power deficits due to wind turbine wakes at Horns Rev wind farm. Wind Energy 2012, 15, 183-196. https://doi.org/https://doi.org/10.1002/we.512.
• [19] Katic, I.; Højstrup, J.; Jensen, N. A Simple Model for Clusler Efficiency. In Proceedings of the EWEC ’86. Proceedings. Vol. 1; Palz, W; Sesto, E., Eds. A. Raguzzi, 1987, p. 407-410. European Wind Energy Association Conference and Exhibition, EWEC '86; Conference date: 06-10-1986 Through 08-10-1986.
• [20] Göçmen, T.; van der Laan, P.; Réthoré, P.E.; Diaz, A.P.; Larsen, G.C.; Ott, S. Wind turbine wake models developed at the technical university of Denmark: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2016, 60, 752-769. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.01.113.
• [21] Gaumond, M.; Réthoré, P.E.; Ott, S.; Pena, A.; Bechmann, A.; Hansen, K.S. Evaluation of the wind direction uncertainty and its impact on wake modeling at the Horns Rev offshore wind farm. Wind Energy 2014, 17, 1169-1178. https://doi.org/https://doi.org/10.1002/we.1625.
• [22] Linnemann, T.; Vallana, G. Wind energy in Germany and Europe Pt 2 Status, potentials and challenges for baseload application: European situation in 2017. Atw Internationale Zeitschriftfuer Kernenergie, 2019, 64, 141-148.
• [23] Gocmen, T.; Von der Laan, P; Rethore, P.; Pena, A.; Larsen, G.; Ott, S. Wind turbine wake models developed at the technical university of Denmark: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2016, 60, 752-769. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.01.113.
• [24] Dailidiene I.; Baudler H.; Chubarenko B.; Navrotskaya S. Long term water level and surface temperature changes in the lagoons of the Southem and Eastern Baltic. Oceanologia, 2011, 53, 293-308.
• [25] Svensson, N.; Arnqvist, J.; Bergstörm, H.; Rutgersson. A.; Sahlée, E. Measurements and Modelling of Offshore Wind Profiles in a Semi-Enclosed Sea. Atmosphere 2019, 10, 194. https://doi.org/10.3390/atmos10040194

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).