Tuuleelektri kasutuskogemused Taanis

Transcription

1 Meie planeedi seire parema tuleviku nimel Rein Oidram TTÜ elektroenergeetika instituut 25. märts 2008

2 Mitmed uuringud tõstatavad üheselt küsimuse tuule laiaulatuslikust kasutamisest Eestis elektri tootmiseks. ÜRO programmi alusel tehtud uuringud näitavad, et Eesti tingimused võrreldes teiste Balti riikidega on parimad. Tuuleenergeetika arengukavade koostamisel viidatakse väga tihti Taani kogemustele. Allikas: Ole Rathmann. The UNDP/GEF Baltic Wind Atlas. Risø-R-1402 (EN) Käesolev ettekanne püüabki anda ülevaate sellest, kuidas Taanis tuuleenergeetikat on arendatud ja milliste tulemusteni on jõutud.

3 Taani tuuletingimused on Eesti omadele sarnased või mõnevõrra paremad. Oluliselt väiksem on küll pinnakaredus, kuid sellegipoolest tuleks selle riigi kogemustega väga tõsiselt arvestada.

4 Taani tuuleenergeetika arendamise käivitas umbes 30 aastat tagasi naftakriis. Esialgu toimus elektri tootmisel üleminek naftalt kivisöele aastatel muutus eriti tuntavaks üleminek maagaasi kasutamisele aastast alates on taas tasapisi kasvanud ka õli kasutamine. Taastuvate energiaallikate kasutamine oli kuni aastani suhteliselt tagasihoidlik.

5 100 Kütuse osakaal kütuse kogutarbimises elektri tootmiseks, % Kivisüsi 50 Õli Maagaas 40 Tuuleenergia 30 Teised taastuvad energiaallikad Aas ta Elektritootmise struktuuri muutused Taanis Koostatud [European Commission, 2002] andmete alusel "Energy in Denmark

6 Taani, 2004.a. Kogutoodang Soojuselektrijaamad (fossiilkütused) - CHP (kaugküte) ja kondensatsioonijaamad - CHP, tööstus - gaasiturbiinid, etc. Taastuvenergeetika - hüdroelektrijaamad - elektrituulikud - biokütusel jaamad - prügipõletusjaamad Kogutoodang 2003.a. Muutus 2003.aastaga võrreldes GWh Kogutoodangu osa, % 75,7 70,9 0,05 0,008 24,3 17,2-12,3 Alus: Nordel, Annual Statistics 2004

7 Taani elektrisüsteem koosneb kahest sõltumatust osast. Paremini on kättesaadavad olnud Taani läänepoolse süsteemi andmed.

8 180 Lääne-Taani elektritoodang ja -tarbimine protsentides aasta suhtes 160 Elektritarbimine 140 Protsendid Aasta Viimase kaheksa aasta (2000 kuni 2007) jooksul on elektritarbimine kasvanud väga mõõdukalt - ainult 4,8 %.

9 180 Lääne-Taani elektritoodang ja -tarbimine protsentides aasta suhtes 160 Elektrituulikute toodang Elektritarbimine 140 Protsendid Aasta Silmatorkavalt edukalt on kasvanud tuulikutega toodetud elektrienergia maht 63,8 %.

10 180 Lääne-Taani elektritoodang ja -tarbimine protsentides aasta suhtes 160 Elektrituulikute toodang Elektritarbimine Kohalike koostootmisjaamade toodang 140 Protsendid Aasta Tähelepanu äratab kohalike koostootmisjaamade elektritootmise langus 80 %-ni aasta tasemest. Kas kliima soojenemise tagajärg?

11 180 Lääne-Taani elektritoodang ja -tarbimine protsentides aasta suhtes 160 Elektrituulikute toodang Suurte soojuselektrijaamade toodang Elektritarbimine Kohalike koostootmisjaamade toodang 140 Protsendid Aasta Eelneva taustal tundub imelik, et suurte soojuselektrijaamade elektritoodang ei ole langenud, vaid on hoopistükkis suure varieeruvusega ja märgatavalt suurenenud.

12 Lääne-Taani elektritoodang ja -tarbimine protsentides aasta suhtes Elektrituulikute toodang Suurte soojuselektrijaamade toodang Lääne-Taani elektri kogutoodang Elektritarbimine Kohalike koostootmisjaamade toodang 140 Protsendid Aasta Kokkuvõtteks kõikide elektritootjate toodangu maht peale koostootmisjaamade on aastate jooksul kasvanud elektritarbimisest kiiremini.

13 Suured soojuselektrijaamad on enamuses ümber ehitatud koostootmisjaamadeks, kuid sõltuvalt piirkonna soojustarbest on osa elektrijaamade poolt väljastatav soojushulk suhteliselt väike. Koostootmisjaamade reguleeritavus on kahjuks piiratud soojuskoormuse iseloomuga. Joonisel on: rohelised kettad elektriline võimsus MW, oranžid kettad soojusvõimsus MJ/s.

14

15 Table 4 Existing Coal-fired Capacity in Denmark Location Plant Name Fuel Net Capacity Comments ELKRAFT (MW) Kivisöeelektrijaamade ülesseatud võimsus Taanis 1996.a. Avedøre Avedøre værket coal-oil 250 CHP/FGD/NOx Copenhagen Amagervæket coal-oil 522 CHP/FGD/NOx Kalundborg Asnæsvæket coal-oil CHP/FGD Roenne Oestkraft coal-oil-biomass 37 CHP Stignæs Stignæsvæket coal-oil 413 NO x ELSAM Aabenra/Ensted Enstedvæket coal-oil-biomass 456 CHP Aalborg Nordjyllands værket coal-oil 834 CHP/FGD/NO x Aarhus Studstrupværket coal-oil-biomass CHP/FGD/NO x Esbjerg Vestkraft coal-oil 633 CHP/FGD Fredericia Skærbækværket coal-oil 864 CHP/FGD/NO x Herning Herningværket coal-oil 89 CHP Odense Fynsværket coal-oil-gas 864 CHP/FGD/NO x Randers Randersværket coal-oil 45 CHP Source: Coal Information 1996, IEA/OECD Paris. CHP: Combined Heat and Power production FGD: Flue Gas Desulphurisation NO x : Denitrification

16 Suured soojuselektrijaamad kasutavad kütusena põhiliselt kivisütt (käivitamiseks õli) ja maagaasi, kohalikud koostootmisjaamad peamiselt maagaasi.

17 Elektritootmine Taanis kütuste kaupa Elekter, TJ Kivisüsi Maagaas Tuul Biomass Õli Danish Energy Authority: Energy Statistics 2006 I-Taani L-Taani Kokku Key figures 2005

18 Elektrituulikud on peaaegu ühtlaselt jaotunud üle Taani territooriumi, suurem kontsentreerumine on toimunud Jüüti poolsaare loodeosa kõige tuulisematesse piirkondadesse. Maismaal on osa elektrituulikuid jõudmas oma kasutusea lõpule ja toimub nende asendamine. Viimastel aastatel on lisandunud avamere tuulepargid: Horns Rev, Nysted jt.

19 Elektrituulikute ülesseatud võimsus Taani lääneosas

20 Elektrituulikute ülesseatud võimsus Taani idaosas eraomanduses võrguettevõtte omanduses kokku

21 Elektrituulikute energiasüsteemiga koostöö põhiprobleem nende poolt arendatava võimsuse muutumise juhuslikkus kajastub Taani energiasüsteemi talitluses väga tugevalt. Järgnevas näited aastast. Kasutatakse Taani lääneosa süsteemihalduri Eltra koduleheküljel esitatud andmestikku.

22 Elektrituulikute võimsus muutub kiiresti väga suures ulatuses. Küllalt tavaline on elektrituulikute arendatava summaarse võimsuse kiire muutumine nullist kuni 90 protsendini ülesseatud võimsusest. Elektrituulikute hajus paiknemine võib küll veidi siluda võimsuse suuri kõikumisi, kuid täies ulatuses neid vältida ei võimalda. Väga suured võimsuse kõikumised on iseloomulikud isegi tunduvalt suurema Saksamaa territooriumil Microsoft Excel (vt. Worksheet Avamere tuuleparkide võimsuse kõikumiste ulatus ja kiirus on eriti suur.

23 Elektrituulikute arendatav ühe tunni keskmine võimsus, MWh/h Eltra, 2006.a. I kvartal Keskmine võimsus 502,8 MWh/h Tunnid aasta algusest

24 Avamere tuuleparkide võimsuse muutused on ülikiired ja eriti suure amplituudiga. (Horns Rev) Nordic Wind Power Conference NWPC 2007 Power System Integration and Electrical Systems of Wind Turbines and Wind Farms. 1-2 November Risø National Laboratory, DTU. Denmark

25

26 4000 Lääne-Taani 2006.a. Tarbimisvõimsus Soojuselektrijaamad kokku Soojuselektrijaamad vahetusvõimaluste puudumisel Ühe tunni keskmine võimsus, MWh/h Aeg tundides aasta algusest

27 Lääne-Taani 2006.a Elektritarbimine Soojuselektrijaamad kokku Ühe tunni keskmine võimsus, MWh/h Aeg tundides aasta algusest

28 5000 Lääne-Taani, jaanuar a. Vahetusvõimsus Soojuselektrijaamad kokku Elektrituulikud Elektritarbimine Ühe tunni keskmine võimsus, MWh/h Aeg tundides

29 1000 Vahetusvõimsuse korrelatsioon elektrituulikute arendatava võimsusega Eksport-import kokku, MWh/h Lääne-Taani, 2006.a. Korrelatsioonitegur = -0, y = -0,637x - 177, Elektrituulikute võimsus, MWh/h

30 30 000! Lääne-Taani elektribilanss SEJ + KTJ + ET Elektrienergia, GWh Tarbimine SEJ + KTJ SEJ KTJ ET Aasta VE

31 Lääne-Taani 0,267 30,61 0,24 0,216 0,219 0,216 21,1 18,7 16,5 16,5 0,241 0,233 23,4 23,9 16,40 0,221 21,6 21,03 25,8 10,61 12,75 8,22 1,45 2,79 Aasta Elektrituulikute osa tarbimise katmises protsentides, kui kogu toodang jääks Taanisse Tarbimist ületav elektri kogutoodang protsentides Elektrituulikute kasutustegur suhtelistes ühikutes

32 Norra 1. piirkonna veehoidlate täitumus Veehoidlate täitumus, % Nädal

33

34 Taani elektroenergeetika ja meie Elektrienergia kogutootmine Nordeli riikides erinevatest primaarenergia allikatest 2004.a., TWh Alus: Nordel, Annual Statistics 2004

35 Põhilised õppetunnid Eestile: Eesti oma energiasüsteem ei suuda siluda kuigi suuri elektrituulikute võimsuse kõikumisi ja me võime nende abil saavutada ainult põlevkivi tarbimise suurenemise. Reguleervõimsuse puudumine teeb nn traditsioonilise tuuleenergia kasutusviisi üsna küsitavaks. Tootmise piiriks jääks umbes 5 % meil tarbitavast elektrist. Traditsioonilised akumuleerimisvõimalused (pumpjaamad) on Eestis tasase maastiku tõttu praktiliselt olematud. Elektrituulikute massiline kasutamine tuleb kõne alla ainult efektiivse töötava vesinikutehnoloogia ilmumisel turule.

36 8. jaanuar 2005.a.

37 8. jaanuar 2005.a.