Jak wiatraki sprawdzają się w Polsce i ile kosztują? Fakty i mity o farmach wiatrowych

1 Rzeczywiście, elektrownie wiatrowe, oprócz paneli solarnych, są najbardziej chimerycznym źródłem energii. Dlaczego zatem w ciągu ostatnich 15 lat na całym świecie przybyło ich ponad 400 tys. MW (z czego 140 tys. MW w Europie, a 5,5 tys. MW w Polsce), czyniąc je najszybciej rozwijającą się technologią energetyczną? W końcu nie ma miejsc na Ziemi w których wiatr wieje non-stop, w dodatku jednostajnie, odpowiadając dokładnie zmianom zapotrzebowania odbiorców na moc.

Wygląda więc na to, że rządy większości państw świata zachowują się nieodpowiedzialnie, ulegając zbiorowej ekohisterii i zachęcając biznes do inwestowania setek miliardów euro w technologię, która w końcu musi przecież – jak przekonują polscy politycy – doprowadzić do blackoutu. W rzeczywistości energetyka ma zdecydowanie więcej wymiarów, niż te dwa, którymi posługują się zwykle w wystąpieniach publicznych przedstawiciele polskiego rządu. Wyjaśniamy więc kilka najczęściej pojawiających się twierdzeń na temat tej technologii.

2 Rzeczywiście tak jest, produkcja energii z wiatru zmienia się bardzo dynamicznie. W Polsce w ciągu godziny potrafi wzrosnąć lub spać nawet o 1000 MW. To tyle, ile będzie wstanie generować największy blok węglowy, budowany właśnie w Kozienicach.

Zwykle zmienność jest jednak mniejsza i sięga od 100 do 300 MW na godzinę, choć zdarza się, że taka dynamika spadku produkcji utrzymuje się przez wiele godzin i w rezultacie produkcja np. z 3500 MW rano spada do zaledwie 500 MW późnym wieczorem, z czym mieliśmy do czynienia w kwietniu. Czy to dużo? Niemal każdego dnia roboczego z powodu błędnie skonstruowanych taryf tzw. dwustrefowych o godz. 13 w ciągu 15 minut obciążenie krajowego systemu energetycznego skacze o 300 MW, by w ciągu kolejnego kwadransa spaść o podobną liczbę. To efekt włączania się jednocześnie w ok. 100 tys. domów pieców akumulacyjnych, elektrycznych term do wody, czy ogrzewania podłogowego. Do dzisiaj regulator rynku nie uznaje jednak tego za na tyle istotny problem, by wymagał rozwiązania.

3 Nie oznacza to jednak, że w Polsce kilka małych bloków węglowych musi działać non-stop, czekając w gotowości na zastępowanie wiatraków. Produkcję energii z wiatru można przewidzieć z wyprzedzeniem. Już na dwie doby wcześniej wiadomo z 80% pewnością ile mocy wygenerują. Prognozy dostarczane w ciągu ostatnich 10 godzin dostarczają coraz dokładniejsze dane, aż do ok. 95% pewności na 2 godziny przed planowaną produkcją.

Istotne znacznie może mieć rozłożenie wiatraków na terenie kraju. W ten sposób można zwiększać lub zmniejszać produkcję energii wywoływaną przez morską bryzę rano i wieczorem nad Bałtykiem. Równomierne rozłożenie wyrównywałoby także produkcję w czasie przechodzenia frontów atmosferycznych przez kraj. Do tej pory w Polsce rząd nigdy nie zajmował się tym zagadnieniem, a przestrzenne planowanie rozwoju energetyki wiatrowej nie było w żaden sposób korelowane z potrzebami krajowego systemu elektroenergetycznego.

4 Teza o kilkunastoprocentowym lub dwudziestoprocentowym wykorzystaniu mocy turbin wiatrowych w Polsce to w dużej mierze mit. Z takim współczynnikiem pracują tylko najstarsze i najmniejsze wiatraki. Dużym turbinom wiatrowym takie średnie miesięczne obciążenia zdarzają się tylko latem, gdy zużywamy najmniej energii. Dzięki temu, że energetyka wiatrowa rozwija się w Polsce dynamicznie od zaledwie kilku lat, większość maszyn w kraju to najnowocześniejsze urządzenia na rynku. Średni współczynnik wykorzystania mocy we wszystkich farmach wiatrowych w Polsce (wliczając w to nowe i stare turbiny) w 2015 roku wyniósł 27%, a w samej grupie PGE 29%. Natomiast stopień wykorzystania mocy nowych instalacji to ok. 32-34%. W ubiegłym roku farma wiatrowa Gawłowice, należąca do Polenergii, wykorzystała aż 41% mocy zainstalowanej (wobec 37% zakładanych w biznesplanie).

Dla porównania w Wielkiej Brytanii współczynnik obciążenia lądowych farm wiatrowych wyniósł w 2015 roku 30%, wobec 26,6% rok wcześniej. Z kolei morskie farmy wiatrowe zlokalizowane u wybrzeży Wysp Brytyjskich osiągnęły 41% wykorzystania mocy wobec 37% rok wcześniej.

5 Co ciekawe elektrownie wodne w Polsce wykorzystują mniej mocy, niż wiatrowe. W 2015 roku było to zaledwie 21%, a rok wcześniej 24%. Dla porównania elektrownie na węgiel kamienny pracują ze współczynnikiem ok. 47% (tyle samo, ile w 2009 roku, a więc przed intensywnym rozwojem wiatraków).

Współczynnik wykorzystania mocy nie jest także zależny tylko od wietrzności w danym roku i lokalizacji (w Polsce najlepiej wieje na północy). Bardo szybko podnosi go rozwój technologii. Wyższe turbiny łapią więcej wiatru w łopaty, a w instalacjach o większej mocy opłaca się dodatkowo regulować np. nachylenie łopat. Dlatego pomysł uzależniania minimalnej odległości wiatraków do domów od ich łącznej wysokości sprawi, że ponownie w Polsce będą instalowane przede wszystkim urządzenia oparte na starych technologiach, o znacznie mniejszej produktywności, a więc generujące droższą energię. Nad projektem ustawy zawierającym takie rozwiązania mimo wszystko nada pracuje Sejm.

Rząd mógłby się zresztą zdecydować się także na znaczne podniesienie współczynnika wykorzystania mocy. Zmiana mocy generatora, wysokości turbiny i długości łopat może sprawić, że współczynnik obciążenia elektrowni wiatrowej zwiększy się nawet dwukrotnie. Produkcja z takiej jednostki będzie znacznie mniejsza, przez co koszty pozyskania energii wzrosną, ale wahania mocy spadną. Być może takie zmiany per saldo pomogłyby ograniczać koszty funkcjonowania systemu. Być może, bo takie zmiany także nigdy nie były analizowane przez polski rząd.

6 Skoro elektrownie wodne mają jeszcze mniejszy współczynnik wykorzystania mocy, chociaż uchodzą za stabilną technologię produkcji energii, to w czym tkwi problem? Chodzi o szybkie zmiany produkcji energii z wiatru. Jak już pisaliśmy aktualna zmienność to ok. 100-300 MW na godzinę, chociaż ekstremalne zmiany dochodzą nawet do 1000 MW na godzinę.

Nie zawsze jest to problem. czasami wzrost lub spadek produkcji z wiatru pokrywa się ze wzrostem lub spadkiem produkcji z elektrowni konwencjonalnych. Jeśli tak jest, wiatraki pomagają nawet stabilizować system energetyczny, a dodatkowe moce w elektrowniach węglowych nie muszą być odpalane. Rzadko zmiany są jednak dokładnie takie. W Polsce szczyt produkcji farm wiatrowych przypada zwykle na godziny popołudniowe, a więc wtedy gdy obciążenie system jest jeszcze duże. Jednak wietrzność zaczyna spadać wieczorem, gdy mamy szczyt zapotrzebowania. Wiatraki najmniej wytwarzają ok. godz. 8-10 rano, a więc w trakcie porannego szczytu zapotrzebowania na energię.

7 Ciąg dalszy faktów i mitów w dalszej części artykułu na portalu WysokieNapiecie.pl