Szél
A hazai szabályozás várható változásai újra lehetőséget adhatnak a szélenergia lokális hasznosítására az ipari fogyasztók villamos energia ellátásában.
A helyi adottságoktól függően az iparvállalatok egy, a termelés szempontjából kedvező profilú és versenyképes, teljes mértékben zöldnek számító megújuló energiához juthatnak (közvetlenül a fogyasztóhoz bekötött) szél alapú termelő kapacitások kiépítésével.
Mint minden megújuló energia termelés esetében, a megtérülés szempontjából kritikus egy olyan összehangolt koncepció kidolgozása, amely a szabályozás, a lokális fogyasztási lehetőségek, az árampiac, a helyi hálózati lehetőségek, termelési potenciál és a kivitelezési korlátok és a finanszírozási alternatívák figyelembe vételével megfelelő alapot nyújt egy beruházási döntés meghozatalához.
Saját és külsős szakértőinkkel vállaljuk lokális- és hálózati szélenergia projektek elemzését, értékelését, megvalósíthatósági tanulmányok készítését, tervezését és engedélyeztetését, illetve fővállalkozóként a kivitelezését.
Szélerőművek működése
Szélerőművekről általánosságban
Hazánkban a leginkább elterjedt megújuló energiatermelő erőművek kétségkívül a napelemes rendszerek. Azonban más forrásból is lehet villamos energiát előállítani, többek között a szél erejét felhasználva, szélerőművek segítségével.
Ahhoz, hogy a szélfújásban rejlő energiát átalakítsuk elektromossággá, szélturbinákra van szükség. Ezek a berendezések forgó mozgássá alakítják a szél kinetikus energiáját, amiből aztán egy generátor 3 fázisú áramot állít elő.
Ahogyan a legtöbb műszaki területen, itt is tetten érhető különböző technológiák, fejlesztési irányok versengése. Nagy arányban horizontális (1. ábra) szélerőművekkel találkozhatunk. Ez az elnevezés a tengely elhelyezkedéséből fakad, ugyanis ebben a típusú turbinában a generátor tengelye vízszintesen helyezkedik el, a torony tetejében. Párja a vertikális (2. ábra) szélerőmű, melynek értelemszerűen a generátor tengelye függőleges helyzetben van, de ez már a talajszinten, könnyebben hozzáférhetően.
Jellemzően a horizontális turbinák 3 lapáttal rendelkeznek, legnagyobb teljesítményű, tengerre telepített (offshore) változataik elérik a 16 MW teljesítményt, míg a szárazföldi telepítésre (onshore) szánt típusok 7 MW maximális névleges teljesítménynél járnak.
A vertikális változatok kevésbé elterjedtek, inkább kisebb teljesítményű modellekkel találkozhatunk. A legnagyobb turbina sem éri el a 4MW-os teljesítményt, jellemzően a 100kW alatti tartományban kínálnak a gyártók ilyen típusú berendezéseket.
1. ábra: horizontális turbina
2. ábra: vertikális turbina
Várható éves energiatermelés
Míg a naperőművek esetében az éves napsütéses órák száma befolyásolja a várható hozamot, szélerőművek esetében a szélfújás intenzitásától és időtartamától függ az energiatermelés. Van azonban egy alsó, illetve egy felső korlát is a szélsebességben. Általában minden berendezésre jellemző az, hogy legalább 3 m/s szél szükséges ahhoz, hogy egyáltalán beinduljanak a lapátok, és az áramtermelés. A felső korlát jellemzően 25 m/s sebességnél van, ettől nagyobb intenzitású szél esetében a turbinák a lapátok elforgatásával csökkentik a forgási sebességet (akár teljesen meg is állhatnak) annak érdekében, hogy ne történjen műszaki meghibásodás. Ahogyan a napsütésre vonatkozó statisztikai adatok, úgy a szélre vonatkozó adatok is rendelkezésre állnak, ami alapján becsülni lehet a várható éves hozamot. Az energiatermelés nagyban függ attól, hogy milyen magas az adott szélerőmű, ugyanis a magasság növekedésével a szélsebesség is folyamatosan növekszik. Magyarországon 10 méteres magasságban az átlagos éves szélsebesség 2-6 m/s közötti, míg a szélerőművek tipikus telepítési magasságában, 100 méteren ez az érték 4-8 m/s közé tehető. Utóbbi sebességek láthatók az alábbi, 3. ábrán (Forrás: https://map.neweuropeanwindatlas.eu/ ).
3. ábra Éves átlagos szélsebesség 100 méteres magasságban (3-8 m/s intervallumban skálázva)
Egy szélerőmű tervezése, kiválasztása és telepítése sokkal komolyabb feladat, mint a naperőműveké. Ennek oka, hogy a helyi adottságok jelentősen befolyásolják a várható éves hozamot. Elképzelhető, hogy az adott régió átlagos szélsebességéhez képest, a mikroklimatikus és domborzati/építészeti viszonyok miatt a várható termelés jelentősen eltér akár pozitív, akár negatív irányba a várakozásoktól. Emiatt különös figyelmet kell fordítani a megfelelő helyszín és magasság kiválasztásához. Nagyobb szélerőmű parkok esetében célszerű éves szélmérést alkalmazni, hogy a pontos körülményeket megismerjük. Az azonban elmondható, hogy hazai viszonylatban 5-6 m/s-os átlagos szélsebességgel lehet kalkulálni. Ilyen körülmények között egy 1 MW névleges teljesítményű szélturbina várható éves hozama 2000 MWh. Egy ugyanekkora, ideálisan kiépített napelemes rendszer várható éves hozama ezzel szemben 1200 MWh körül alakul. Miért mégis a napelemes rendszerek terjedtek el jobban? Egyrészt a magasabb fajlagos telepítési költség az oka (szélerőmű nagyságrendileg dupla bekerülési költséget jelent), másrészt a bonyolultabb, hosszadalmasabb és szigorúbb engedélyezési folyamatok.
Napelemes rendszereknél inkább a késő tavaszi, nyári és kora őszi időszak az, amikor nagyobb energiatermelés várható, a téli időszakban pedig jellemzően jóval kevesebb a hozam. Szélerőművek esetében ez a viszony éppen fordított. A nyári időszak az, amikor kevesebb az energiatermelés, míg a késő őszi, téli és kora tavaszi időszakban magasabb termelés várható. A 4. ábrán látható egységnyi naperőmű várható éves termelése, összehasonlítva egységnyi szélerőmű várható hozamával. Jól látszik, hogy a két rendszert kombinálva, egész évre vetítve elég kiegyensúlyozott megújuló energiatermelés érhető el.
4. ábra Egységnyi teljesítményű nap és szélerőmű termelései
Műszaki és szabályozási környezet
Egy-egy projekt megfelelő előkészítése, tervezése és természetesen a kivitelezése azért különösen fontos, mert a turbinák várható élettartama megfelelő karbantartással akár 25-30 év is lehet. A szélturbina oszlopmagassága bizonyos esetekben elérheti a 150 métert, valamint az 500 tonnás súlyt is. Ahhoz, hogy az építmény stabilan álljon a helyén, és bírja a szélnyomás erejét, egy előzetesen elvégzett talajmechanikai vizsgálatoknak megfelelően méretezett vasbeton alapozás elkészítése szükséges. Egy-egy ilyen alap átmérője 25-30 méter, átlagos vastagsága 2 méter, így a teljes térfogata 1000-1200 m3 közé tehető, súlya igen jelentős, elérheti akár a 3000 tonnát is. Az engedélyezési folyamat ennek megfelelően hosszabb, mint egy normál napelemes erőmű esetében, hiszen az építési hatóságokat, helyi önkormányzatokat is be kell vonni az eljárásba. Pontos időintervallumot sajnos nem lehet megadni, de várhatóan több hónapos, éves időszak szükséges ahhoz, hogy az összes szükséges engedély beszerezhető legyen, és elkezdődhessenek a kivitelezési munkálatok. Miután felépült egy erőmű, a rendszeres karbantartás elengedhetetlen a már korábban említett hosszú élettartamhoz. Az üzemszerű működés közben előfordulhatnak műszaki problémák (villámcsapás, különböző behatások miatt sérülések keletkeznek a lapátokon vagy az oszlopon, egy-egy műszaki részegység meghibásodik), amelyek tervszerű megelőző karbantartása, vagy akár utólagos javítása elengedhetetlen. Emiatt folyamatos, rendszeres helyszíni ellenőrzésekre van szükség szemrevételezéssel és méréssel egyaránt. A szélgenerátor éves karbantartási költsége, beleértve a szükséges ellenőrzéseket, javításokat és alkatrészcseréket is, a beruházási érték ~2-3%-át teszi ki. Ez a költség elhanyagolható ahhoz képest, ha a karbantartás hiánya miatt keletkezett meg nem termelt energiaveszteséget vesszük figyelembe.
Függetlenül az energiaforrástól, ugyanaz az áramszolgáltatói engedélyezési folyamat akár naperőművet, akár szélerőművet szeretnénk engedélyeztetni. A háztartási méretű kiserőmű felső teljesítményhatára 50 kVA kisfeszültségű csatlakozás esetén. Teljesítménytől függetlenül, közép és nagyfeszültségű csatlakozás esetén saját felhasználásra csak visszwatt védelemmel ellátott erőművet lehet üzemeltetni. A szélerőművekre az építmény jellege, magassága miatt a magasépítményekre vonatkozó építési szabályok vonatkoznak. Az engedélyezési folyamat során figyelembe kell venni az építési és településrendezési törvényeket, helyi építési szabályokat is. A hazai szabályozásban történt pozitív változások (Étv. és OTÉK) új lehetőségeket teremtettek mind az erőművi szélenergia termelésben, mind a saját célra termelő erőművek esetében. Ennek köszönhetően jó lehetőség egy-egy vállalat számára saját szélerőmű telepítése, figyelembe véve az általános rendelkezéseken túl, az aktuális helyi építési és településrendezési szabályokat is.
Szélerőmű létesítése lehetséges:
Nem lehet szélerőművet telepíteni:
Összegzés
A napenergia hasznosítása az elmúlt években/évtizedekben jelentősen fejlődött, egyre több naperőmű létesült idehaza. Ezzel szemben a szélenergia hasznosítása elhanyagolható volt. A 2023-as évben történt kedvező szabályváltozások miatt reális beruházás lehet a szélturbinák létesítése vállalati ügyfelek számára. Fontos kiemelni, hogy egy szélerőmű nem tudja helyettesíteni a naperőművet, mivel a termelési profiljuk nem ugyanaz. Inkább kiegészítik egymást, hiszen éves viszonylatban a gyengébb naperőművi termelés időszakában jelentősebb a szélenergia hozam, míg a napi adatokat vizsgálva azt láthatjuk, hogy napközben a napenergia erősebb, míg este és éjszaka, a szélturbina termelése magasabb. A szélerőművek tervezése és engedélyezése nagyobb odafigyelést és szakértelmet kíván, mintha naperőművet létesítenénk. Egy jól megvalósított szélturbina akár 20-30 évig képes megújuló energiaforrásból fenntartható, zöld áramot biztosítani a tulajdonosának.
Amennyiben szélerőmű telepítésén gondolkodik, keressen minket bizalommal elérhetőségeinken. Különös érdeklődéssel, valamint szakértelemmel állunk az újabb kihívások elé, egy kézben elvégezzük a szükséges mérési, tervezési, engedélyezési és kivitelezési munkálatokat szélerőművek esetében is.