Aspecte generale privind realizarea centralelor electrice eoliene

S.C. GLOBO SERVICE CORPORATION S.R.L.

Slobozia – Judetul Ialomita

Romania

ASPECTE GENERALE PRIVIND REALIZAREA CENTRALELOR ELECTRICE EOLIENE

PARC EOLIAN FALCIU – JUDETUL VASLUI

125 AEROGENERATOARE – 250 MW.h.

ASPECTE GENERALE PRIVIND REALIZAREA CENTRALELOR ELECTRICE EOLIENE

Inroducere:

Principii de functionare

Conectarea la reteaua electrica va fi realizata prin sectionarea liniei la 400.000 V care trece din Suraia pe linia Smardan – Gutinas.

Linia are o capacitate excelenta, intrucat provine de la substatia din Isaccea de 750.000 V, la randul sau aflata pe linia Ucraina – Bulgaria.

Din Gutinas sistemul se indreapta catre Brasov, Arad si in cele din urma catre Serbia intr-o retea de interconectare Est – Vest.

Solutia tehnica de conectare a fost obtinuta de Transelectrica cu “Avis 160/2008” din 3 iulie 2008, registru 13635. In schimb, specificatiile de introducere a curentului electric produs au fost obtinute de Transelectrica cu “Avis 287/2008” din 22 octombrie 2008, registru 21827.

Introducerea in reteaua de curent electric produs de instalatiile eoliene este, prin urmare, permisa si acceptata de Transelectrica.

Cadrul legal

Legea electricitatii

Legea 13/2007 despre curentul electric si Legea 220/2008

Legea curentului electric stabileste cadrul legal pentru promovarea curentului electric din surse regenerabile si specifica drepturile si obligatiile persoanelor implicate.

Legea nr. 220/2008 completeaza acest cadru si constringe producatorii de electricitate sa prezinte un anumit numar de certificate verzi (art.7 Legea 220/2008). Nerespectarea acestei obligatii atrage penalitati (art. 11 par. 2 Legea 220/2008).

Mai mult Legea 220/2008 impune conditiile in functie de care operatorii de sisteme de energie regenerabila pot primi certificate verzi (art.5 par.1 Legea 220/2008) si le pot comercializa (art. 9,10 Legea 220/2008). Producatorii de curent electric il pot vinde pe piata vanzarilor angro (art.14 par.1 Legea 220/2008).

Intrebuintarea retelei

Baza legala

Producatorii de curent electric din surse regenerabile au prioritate la reteaua de energie regenerabila, cu conditia sa nu constitue un risc in operarea corecta a sistemului de energie national (art.20 Legea 220/2008).

Turbinele eoliene au doua destinatii majore: includerea intr-o centrala eoliana sau furnizarea de energie locuintelor izolate.In cazul din urma turbinele eoliene sunt folosite impreuna cu panourile solare si baterii pentru a furniza constant electricitate in zilele inorate sau senine fara vant.

La eficienta unei turbine contribuie dimensiunea palelor si tipul convertorului din miscarea axiala in electricitate. Turbinele eoliene mai sunt denumite si generatoare de vant, convertor de energie eoliana (wind energy converter – WEC) sau wind power unit (WPU).

Puterea generate de o turbina eoliana este direct proportionala cu densitatea aerului, aria acoperita de o miscare completa a paletelor rotorului si patratul vitezei vantului. Vantul care trece prin palele elicei este incetinit si imprastiat.In aceste conditii eficienta maxima obtinuta de o turbina eoliana este de 59%, valoare peste care vantul se intoarce in palele turbinei.

Majoritatea turbinelor eoliene moderne sunt tipul Horizontal-axis wind turbines (HAWT), adica axa de rotatie a rotorului este orizontala, acesta fiind plasat in varful turnului, cu palele elicei pozitionate la un unghi pozitiv, la o distanta sigura de turn, in fata vantului. Exista si turbine eoliene cu palele in spatele vantului, dar din motive de fiabilitate nu sunt folosite decat in cazuri speciale.

Puterea turbiei in Wati este data de formula:

P=(a r²v³)1/2

unde:

a – randamentul turbinei (functie de design, maxim 0,59 data de legea Betz)

– densitatea aerului

r – raza turbinei

v – viteza vantului

Rolul CEE

In strategia de valorificare a surselor regenerabile de energie, potentialul eolian declarat este de 1.800 MW (putere instalata), care poate furniza o cantitate de energie de aproximativ 4.400 GWh/an. Aceste valori reprezinta o estimare a potentialului teoretic si trebuie nuantate in functie de posibilitatile de exploatare tehnica si economica. Valorile mai sus mentionate se refera la o preliminare teoretica a potentialului judetului Vaslui.

Pornind de la potentialul eolian teoretic, ceea ce intereseaza insa prognozele de dezvoltare energetica este potentialul de valorificare practica in aplicatii eoliene, potential care este mult mai mic decat cel teoretic, depinzand de posibilitatile de folosire a terenului si de conditiile pe piata energiei.

De aceea potentialul eolian valorificabil economic poate fi apreciat numai pe termen mediu, pe baza datelor tehnologice si economice cunoscute astazi si considerate si ele valabile pe termen mediu.

S-a ales calea de evaluare a potentialului valorificabil al tarii noastre cea macroeconomica, de tip top-down, pornind de la urmatoarele premise macroeconomice:

- conditiile de potential eolian tehnic (viteza vantului) in Romania care sunt apropiate de media conditiilor eoliene in ansamblul teritoriului Europei;

- politica energetica si piata energiei in Romania vor fi integrate in politica europeana si piata europeana a energiei si in concluzie indicatorii de corelare macroeconomica a potentialului eolian valorificabil pe termen mediu si lung (2030-2050) trebuie sa fie apropiati de indicatorii medii europeni.

Ca indicatori macroeconomici s-au considerat:

Puterea instalata (sau energie produsa) in instalatii eoliene in corelatie cu PIB pe cap de locuitor – indicatorul Peol/PIB/loc sau Eeol/PIB/loc;

Energia electrica produsa in instalatii eoliene in corelatie cu consumul brut de energie electrica – indicatorul (cota) Eeol/Eel;

Amplasament

Este necesara si oportuna abordarea unor activitati de reevaluare a potentialului eolian al zonei, prin utilizarea unor mijloace si instrumente adecvate (aparatura de masura, softuri adecvate etc.) pornind de la datele de vant masurate la statia apartinand ANM, cat si prin campanii anemometrice efectuate in fiecare sit propus spre dezvoltare.

La statia meteorologica masurarea celor doi parametri ai vantului, directia si viteza, s-a efectuat, conform recomandarilor OMM (Oraganizatia Meteorologica Mondiala), la o inaltime de 10 m deasupra solului, datele obtinute fiind folosite la elaborarea zonarii din punct de vedere a potentialului eolian al diferitelor regiuni.

Recomandarile UE in domeniu, precum si practica actuala, a dovedit insa ca viteza de la care este rentabila exploatarea vantului ca resursa energetica trebuie sa se refere la viteza vantului de la inaltimea rotorului turbinelor centralelor eoliene, situat in prezent de obicei la inaltimi mari (50, 70, 80, 90 m deasupra solului).

Distributia pe teritoriul zonei a vitezei medii a vantului trebuie sa scoata in evidenta ca principala zona cu potential energetic eolian aceea a “varfurilor” unde viteza vantului poate depasi 6,5 m/s. Pentru zona propusa, Falciu – Vaslui, este atribuita o capacitate de 2.200 – 2.500 ore de functionare anuala.

Pentru a stabili configuratia GGE pe arealul definit este folositor determinarea si unei a doua zona cu potential eolian ce poate fi utilizat in mod rentabil unde viteza medie anuala a vantului se situeaza in jurul a 6 m/s. Fata de alte zone exploatarea energetica a potentialului eolian din aceasta zona este favorizata si de turbulenta mai mica a vantului.

Planuri de constructie

Instalatii de producere a energiei electrice in CEE:

Conditii/capabilitati tehnice de functionare

Cateva dintre partile principale ale turbinelor eoliene sunt in principiu:

butucul rotor;

paletele;

nacela;

pilonul;

arborele principal (de turatie redusa);

multiplicatorul de turatie cu roti dintate;

dispozitivul de franare;

arborele de turatie ridicata;

generatorul electric;

sistemul de racire al generatorului electric;

sistemul de pivotare;

girueta;

anemometrul;

sistemul de control (controller);

Butucul rotorului are rolul de a permite monatrea paletelor turbinei si este montat pe arborele principal al turbinei eoliene.

Palatele reprezinta unele dintre cele mai importante componenete ale turbinelor eoliene si impreuna cu butucul alcatuiesc rotorul turbinei. Cel mai adesea, paletele sunt realizate cu aceleasi tehologiii utilizate si in industria aeronautica, din materiale compozite, care sa asigure simultan rezistenta mecanica, flexibilitate, elasticitate si greutate redusa. Uneori se utilizeaza la constructia paletelor si materilae metalice sau chiar lemnul.

Nacela are rolul de a proteja componentele turbinei eoliene, care se monteaza in interiorul acesteia si anume: arborele principal, multiplicatorul de turatie, dispozitivul de franare, arborele de turatie ridicata, generatorul electric, sistemul de racire al generatorului electric si sistemul de pivotare.

Pilonul are rolul de a sustine turbina eoliana si de a permite accesul in vederea exploatarii si executarii operatiunilor de intretinere, respectiv reparatii. In interiorul pilonilor sut montate atat reteaua de distributie a energiei electrice produse de turbina eoliana, cat si scarile de acces spre nacela.

Aborele principal al turbinelor eoliene are turatie redusa si transmite miscarea de rotatie, de la butucul turbinei la multiplicatorul de turatie cu roti dintate. In functie de tipul turbinei eoliene, turatia arborelui principal poate sa varieze intre 20 . 400 rot/min.

Multiplicatorul de turatie cu roti dintate are rolul de a mari turatia de la valoarea redusa a arborelui principal, la valoarea ridicata de care are nevoie generatorul de curent electric.

www.windpower.org

Dispozitivul de franare este un dispozitiv de siguranta si se monteaza pe arborele de turatie ridicata, intre multiplicatorul de turatie si generatorul electric. Viteza de rotatie a turbinei este mentinuta constanta prin reglarea unghiului de inclinare a paletelor in functie de viteza vantului si nu prin franarea arborelui secundar al turbinei. Dispozitivul de franare (cel mai adesea hidraulic, iar uneori mecanic) este utilizat numai in cazul in care mecanismul de reglare a unghiului de inclinare a paletelor nu functioneaza corect, sau pentru franarea completa a turbinei in cazul in care se efectueaza operatii de intretinere sau reparatii.

Arborele de turatie ridicata denumit si arbore secundar sau cuplaj, are rolul de a transmite miscarea de la multiplicatorul de turatie la generatorul electric. Turatia acestui arbore, ca si cea a generatorului electric, are valori intre 1200 . .1800 rot/min.

Generatorul electric are rolul de a converti energia mecanica a arborelui de turatie ridicata al turbinei eoliene, in energie electrica. Spirele rotorului se rotesc in campul magnetic generat de stator si astfel, in spire se induce curent electric. Exista atat generatoare electrice care furnizeaza curent continuu (de regula pentru aplicatii casnice si turbine de dimensiuni reduse), cat si generatoare electrice cu curent alternativ intr-o gama extrem de variata de puteri. Eoliene de 5 MW, cea mai mare din lume in martie 2005.

Sistemul de racire al generatorului electric preia excesul de caldura produs in timpul functionarii acestuia, racirea asigurata de ventilatoare axiale. Uneori sistemul de racire al generatoarelor electrice este proiectat sa functioneze cu apa de racire, caz in care exista un circuit suplimentar pentru racirea apei.

Sistemul de pivotare al turbinei eoliene, are rolul de a permite orientarea turbinei dupa directia vantului. Componentele principale ale acestui sistem sunt motorul de pivotare si elementul de transmisie a miscarii. Ambele componente au prevazute elemente de angrenare cu roti dintate. Acest mecanism este antrenat in miscare cu ajutorul unui sistem automatizat, la orice schimbare a directiei vantului, sesizata de girueta.

Girueta este montata pe nacela si are rolul de a se orienta in permanenta dupa directia vantului. La schimbarea directiei vantului, girueta comanda automat intrarea in functiune a sistemului de pivotare al turbinei.

Anemometrul este un dispozitiv pentru masurarea vitezei vantului. Acest aparat este montat pe nacela si comanda pornirea turbinei eoliene cand viteza vantului depaseste 3 . 4 m/s, rspectiv oprirea turbinei eoliene cand viteza vantului depaseste 25 m/s.

Controller-ul este calculatorul principal al unei turbine eoliene, care cel putin in cazul turbinelor de puteri mari, este integrat intr-o retea de calculatoare, care controleaza buna functionare a tuturor componentelor. De regula controller-ul este amplasat in nacela, iar alte calculatoare pot fi amplasate inclusiv la baza pilonilor.

Alegere echipament

Sistemele de producere a energiei electrice care realizeaza conversia resursei primare eoliene I energie electrica, injecteaza energia produsa de turbinele de vant (grupate in mari ferme eoliene) in reteaua din zona.

Centrala trebuie racordata la reteaua publica (de transport sau distributie) cea mai apropiata prin care productia este preluata in sistemul energetic national.

Managementul energiei este realizat de un bloc de comanda si control care echipeaza centrala eoliana.

Tipuri principale de solutii constructive pentru turbine eoliene

Aproape toate instalatiile eoliene pentru producerea energiei electrice instalte pana inultimul deceniu s-au bazat pe unul dintre cele trei tipuri principale:

a)               Turatia fixa cu generatorul electric asincron, cu rotorul acestuia in scurt – circuit, cuplat direct la reteaua de forta;

b)               Turatia variabila cu generator electric asincro cu dubla excitatie;

c)                Turatia variabila bazata pe genrator sincron cuplat direct la rotorul eolian;

In afara acestor tipuri principale, o serie de fabricanti au dezvoltat alte tehnologii in timp (Turbine eoliene, tipuri constructive si gama de putere, Producator, Tip constructive, Gama de putere):

Bonus (Denmark) CT/CS; CT/AS 600kW; 1-2.3 MW

DeWind (UK/Germany) VTDI 600kW – 2 MW

Enercon (Germany) VTDD 300 kW – 4.5 MW

GE Wind Energy (US/Germany) CT/CS; VTDI 600 kW; 900 kW – 3.6 MW

Lagerwey (Netherlands) VT/AGP; VTDD 250 kW; 750 kW – 2MW

Jeumont Industrie (France) VTDD 750 kW – 1.5 MW

MADE (Spain) CT/CS; VTSGP 660 kW – 1.3 MW; 2 MW

NEG Micon (Denmark) CT/CS; CT/AS; VTDI 600 kW – 1.5 MW; 1.5-2 MW; 2.75 MW

Nordex (Germany) CT/CS; VTDI 600 kW – 1.3 MW; 1.5-2.5 MW

Repower Systems (Germany) CT/CS; CT/AGP; VTDI 600-750 kW; 1.5-2 MW; 1 MW

Vestas (Denmark) SVT/OSP; VTDI 660 kW – 2.75 MW; 850 kW – 3 MW

CT/CS = Turatie fixa, limitare de turatie clasica (stall)

CT/AS = Turatie fixa, limitare de turatie activa (unghiul palei variabil – negativ, de 3-5 grade)

VTDI = Turatie variabil, unghiul palei variabil – pozitiv, inductie cu dubla excitatie la generator

VTDD = Turatie variabila, generator sincron cuplat direct la rotorul eolian combinat cu pas reglabil (Enercon + Lagerwey + 1.5 MW Jeumont) combinat cu variatie clasica de turatie (Jeumont J48-750 kW)

VTSGP = Turatie variabila, /pas variabil, + generator sincron fara perii;

VT/AGP = Turatie variabila , /pas variabil, + generator asincron (100% curent prin convertor)

CT/AGP = combinatie neuzuala de turatie fixa/pas reglabil, cu conectrae directa la generator asincron

De asemenea, s-au conturat doua solutii tehnologice:

• Turbine cu pas variabil echipate cu generatoare electrice asincrone;
• Turbine eoliene care functioneaza cu generator electric sincron cuplat direct pe rotorul eolian;

In cazul celui de al doilea tip de turbina eoliana, arborele este sustinut de cate un lagar in fiecare parte a geeratorului.

Aceasta solutie constructiva, asigura o mare fiabilitate si se distinge prin costuri de intretinere mult mai reduse.

In prezent, aceasta solutie constructiva se aplica la instalatii eoliene, cu puteri nominale incepand de la 300 kW si ajugand la puteri de 4 MW, ceea ce face conceptual agregatele cu generatoare cuplate direct cu turbina de vant, sa se afirme tot mai mult.

Racordarea la retea

Turbina WT se leaga direct prin intrerupator la un transformator (0,4/20 kW), iar conectarea le eventualii consumatori in 0,4 kV din zoa se face in derivatie din racoedul la generatorul electric al turbinei.

Transformatorul de conectare la reteaua de MT (de 20kV) se amplaseaza in zona turbinei sau in apropiere de retea.

Caracteristici tehnice

Din punct de vedere al caracteristicilor tehnice impuse de legislatia din Romania si pe care o centrala electrica eoliana dispecerizabila este obligatoriu sa le indeplineasca, se pot enumera cerinte minime:

CEED trebuie sa fie capabila sa produca pe durata nelimitata, in punctul de racordare, simultan puterea activa si reactiva maxima corespunzatoare conditiilor meteo, in conformitate cu diagrama P-Q echivalenta pentru care a primit aviz, in banda de frecventa 49,5 - 50,5 Hz si in banda admisibila temsiunii.

CEED trebuie sa aiba capacitatea:

a)     sa functioneze continuu pentru frecvente cuprinse in intervalul 47,5 – 52Hz;

b)     sa ramana conectate la reteaua electrica pentru frecvente cuprinse intre intervalul 47,0 – 47,5 Hz timp de minimum 20 de secunde;

c)      sa ramana conectate la reteaua electrica atunci cand se produc variatii de frecventa avand viteza de pana la 0,5 Hz/secunda;

d)     sa functioneze continuu la o tensiune in punctul de racordare in domeniul 0,90 – 1,10 Un;

GGE trebuie sa ramana in functiune:

i. la variatii ale frecventei in domeniul 49,5 – 47,5 Hz. La scaderea frecventei sub 49,5 Hz se admite o reducere liniara a puterii active disponibile, proportionala cu abaterea frecventei;

ii. la variatii de frecventa cu viteza de pana la 0,5 Hz/s si/sau variatii de tensiune in domeniul 0,90 – 1,10 Un;

Functionarea la tensiuni sau frecvente anormale nu trebuie sa conduca la reducerea puterii active disponibile a GGE cu mai mult de 20%.

GGE trebuie sa ramana in functie la aparitia golurilor si a variatiilor de tensiune, pe una sau pe toate fazele, in punctul de racordare, de tipul celor din figura urmatoare:

Pe durata golurilor de tensiune CEED trebuie sa produca putere activa corespunzator nivelului tensiunii remanente si sa maximizeze curentul reactiv injectat, fara a depasi limitele de functionare ale CEED. CEED trebuie sa poata genera curentul reactiv maxim un timp de min 3 s.

Din momentul restabilirii tensiunii retelei electrice in limitele normale de functionare, CEED trebuie sa produca intreaga putere activa disponibila in cel mai scurt timp posibil, cu un gradient de variatie a sarcinii de cel putin 20% din puterea instalata pe secunda (MW / sec).

CEED va fi prevazuta cu un sistem de reglaj automat al puterii active in functie de valoarea frecventei (reglaj automat f/P). Acesta va actiona conform unei curbe de raspuns frecventa/putere activa exemplificata in figura 2, unde P_d reprezinta puterea activa disponibila. Coordonatele punctelor A,B,C,D, si E depind de valoarea frecventei, a puterii active pe care o poate produce centrala si de valoarea de consemn la care este limitata puterea activa, in intervalele: A (50-47 Hz), B (50-47 Hz), C (5—52 Hz), DE (50-52 Hz). Pozitia punctelor trebuie sa poata fi setata conform solicitarilor operatorului de retea cu o eroare de maxim ±10 mHz. Eroarea de masurare a frecventei nu trebuie sa fie mai mare de ±10 mHz.

Modificarea puterii active generate doatorita variatiilor de frecventa va fi realizata, pe cat posibil, prin modificarea proportionala a puterii active generate de fiecare grup al CEED, nu prin pornirea si oprirea de grupuri. Viteza de raspuns a fiecarui GGE aflat in functiune trebuie sa fie cel putin 60% din puterea nominala pe minut (MW/min).

Daca valoarea frecventei ajunge la o valoare mai mare decat cea corespunzatoare segmentului “D - E” pe curba caracteristica prezentata in figura 2, se admite ca CEED sa fie deconectata. Conditiile de rupere in functiune se stabilesc de catre OTS.

La variatiile de fecventa din SEN, CEED trebuie sa aiba capacitatea:

a)     Sa asigure scaderea puterii active cu cel putin 40% din puterea instalata / Hz la cresterea frecventei peste 50,2 Hz;

b)     Sa sigure cresterea puterii active pana la limita maxima a puterii active disponibile, la scaderea frecventei sub 49,8 Hz.

Puterea asctiva produsa de o CEED trebuie sa poata fi limitata la o valoare de consemn.

Marimea valorii de consemn trebuie sa pota fi setata local sau preluata automat de la distanta in intervalul intre puterea minima tehnic si puterea instalata a centralei.

(2) CEED trebuie sa sigure reglajul puterii active in punctul de racordare cu o precizie de ±5% din puterea instalata (ca putere medie pe 10 minute).

In functionare normala, CEED trebuie sa aiba capacitatea:

a)     de a seta viteza de crestere / reducere liniara a puterii active produse la valoarea impusa de operatorul de retea (MW/minut);

b)     de a reduce, la dispozitia operatorului de retea, puterea activa produsa la valoarea solicitata (inclusiv oprire) respectand viteza de variatie (incarcare / descarcare) stabilita. Viteza de variatie a puterii trebuie sa fie respectata atat in cazul variatiei naturale de putere (intensificarea vitezei vantului), cat si pentru variatiile consemnului de putere. Prevederile de mai sus nu se refera la opririle intempestive;

Valoarea vitezei de variatie a puterii trebuie sa poata fi setata intr-o gama cuprinsa intre 10% din puterea instalata pe minut si viteza maxima admisibila, data de fabricant.

La valori ale tensiunii in punctul de racordare situate in banda admisibila de tensiune, puterea reactiva produsa/absorbita de o CEED trebuie sa poata fi reglata continuu corespunzator unui factor de putere situat cel putin in gama 0,95 capacitiv si 0,95 inductiv.

CEED trebuie sa poata realiza reglajul automat tensiune – putere reactiva in PCC in oricare din modalitatile:

Proiect: Echipamente si instalatii de stingere a incendiului - prescriptii generale Eseu: Specificatie tehnica - fitinguri canalizare sudate din pvc

A.     Reglajul tensiunii;

B.     Reglajul puterii reactive schimbate cu SEN;

C.     Reglajul factorului de putere;

Viteza de raspuns a sistemului de reglaj al tensiunii trebuie sa fie de minimum 95% din puterea reactiva disponibila pe scunda.

In regim normal de functionare al retelei, CEED nu trebuie sa produca in punctul de racordare variatii rapide de tensiune mai mari de ±5% din tensiunea nominala.

Date minime primare puse la dispozitie de producator in scopul evaluarii (preselectarii) preliminare

S – date standard de planificare

D – date de detaliu de planificare

R – date comunicate pentru elaborarea studiului de solutie si cererea de racordare

P – date comunicate cu minimum 3 luni inainte de PIF

T – date determinate (inregistrate) in urma probelor (testelor) proiectelor pilot

puterea instalata

Pentru determinarea puterii instalate vom utiliza coceptul propus de ENERCON pentru turbina E – 82 cu :

Putere – 2 MW

Diametru rotor – 82 m

Inaltime pilon – 78-108 m

Pentru referintele anterioare puse la dispozitie prin studiul efectuat de ANM putem prezenta urmatoarele:

putere maxima

Puterea maxima instalata pentru un numar de 4 grupuri generatoare cuprinse in 4 situri eoliene in cadrul centralelor electrice eoliene dispecerizabile, cu asigurarea in vecinatatea fiecarui grup generator si implicit a centralei a zonelor de siguranta este determinata de cele 125 turbine, rezultand o putere instalata de 250 MW.

timpi de functionare

Conform studiului elaborat de ANM – anexa – Datele de masurare din campania anemometrica (vezi tabele).

           2.3.4. eventual un model matematic

2.4. Schema sinoptica a unei CEE pe actualul amplasament

2.5. Schemele de conexiuni a statiilor, liniilor electrice si de transformare

2.6. Racordarea instalatiilor in cadrul CEE

2.7. Dimensionare : statii interne, retele si posturi de transformare

2.8. Circuite secundare

Servicii interne ale CEE

Servicii auxiliare:

4.1. instalatii de iluminat

4.2. instalatii de legare la pamant si protectie

Realizarea obiectivelor stabilite la punctele 2.4. – 2.7. si punctele 3 si 4 se face conform anexa 1 (schema).

Alegerea echipamentelor de comutatie si de protectie.

In principiu cantitatile pot fi agreate pe baza schemei anexate. In baza studiului de prefezabilitate care va sta la baza studiului de fezabilitate si a proiectului tehnic se vor stabili in detaliu indicatorii si criteriile ce se impun pentru selectarea echipamentelor energetice si integrarea acestora in cadrul CEE.

Alte utilitati.

Se vor stabili in cadrul planurilor de constructii.

Sisteme de comunicatii si culegere date.

Titularul de licenta pentru producerea energiei electrice in GGE/CE cu puteri mai mari de 1 MW trebuie sa asigure continuitatea transmiterii informatiilor catre operatorul de retea si OTS.

Toate CEED trebuie sa poata fi supravegheate si comandate de la distanta.

Functiile de comanda si valorile masurate trebuie sa poata fi puse la dispozitie operatorului de retea, la cerere, intr-un punct convenit de interfata cu sistemul EMS-SCADA.

Pentru CEED informatiile necesare a fi transmise on-line catre sistemul EMS-SCADA includ cel putin: puterea activa si reactiva produsa, tensiunea, frecventa, pozitia elementelor de comutatie din punctul de racordare, energia activa produsa, reglaj f/P (da/nu), viteza si directia vantului, presiunea atmosferica, temperatura, etc.

Pentru CEEND informatiile necesare a fi transmise on-line includ cel putin masura de putere activata si reactivata produsa.

Operatorul de retea precizeaza si alte informatii care trebuie teletransmise de CEE si incheie cu producatorul un acord de confidentialitate referitor la acestea.

Titularul de licenta pentru producerea energiei electrice in CEED este obligat sa furnizeze catre OTS prognoze de productie (putere activa) pe baza datelor meteo, pe temen mediu (1+3 zile) si scurt (4+24 ore).

6.1. cerinte

6.2. echipamente

Exploatarea CEE.

Se face conform regulamentelor de exploatare in viguare pe teritoriul Romaniei cu aplicarea conditiilor specifice in cadrul centralei, conditii specifice determinate de caracteristicile si proprietatile elementelor constructive ale CEE.

O eventuala analiza cost-beneficu in raport cu productia estimata la nivelul unui an calendaristic.

Bilanturi:

Bilantul energetic este documentul tehnic de comparative intre suma cantitatilor de energie care intra intr-un contur dinainte stabilit si suma cantitatilor de energie care ies din acelasi contur, raportate la o unitate de referinta expresiva (de timp, de productie, ciclu tehnologic etc.).

Conturul de bilant este cadrul limita ale sistemului fizic in care se analizeaza modul de utilizare a energiei, el reprezentand practic suprafata inchisa care include limitele fata de care se considera intrarile si iesirile de energie. Prin urmare, conturul unui bilant energetic poate coincide cu consumul fizic al unui ansamblu de instalatii de producere de energie electrica, CEE in cazul de fata, la care se raporteaza fluxurile de energie care intra, respectiv ies.

Echipament este agregatul in care se desfasoara un proces tehnologic elementar. (grupul generator eolian)

Instalatia este obiectul rezultat prin conectarea functionala a mai multor echipamente cu scopul de a creea conditiile de desfasurare ale unui proces tehnologic complex, la finele caruia rezulta unul sau mai multe produse. (statiile si posturile de transformare, conductoarele de legatura, aparatajul de comutatie, circuitele secundare, instalatiile de protectie, de iluminat etc.)

Sectia este unitatea administrativ organizatorica, care reuneste dupa complexitate una sau mai multe linii tehnologice de acelasi fel sau de feluri diferite. (pe o suprafata de 20000 ha, vor exista mai multe sectii rezultate din reuniunea mai multor linii tehnologice formate cel putin din lantul: GGE, retea de conectare – statieelectrica de conexiune – punct de transformare – altele). Zona Falciu ce are in componenta Falciu 1 – 88 MW, Falciu 2 – 18 MW, Falciu 3 – 100 MW, Falciu 4 – 44 MW, deci un total de 250MW.

Uzina este unitatea administrativ organizatorica care reuneste dupa complexitate mai multe sectii.

Balanta energetica reprezinta bilantul energetic simplificat, care la iesire evidentiaza repartitia energiei intre diverse puncte de referinta, iar la intrare energia se defalca petipuri de purtatori de energie.

Scopul si rolul bilanturilor energetice intr-o CEE

In mod particular, pentru o CEE scopul bilanturilor energetice il constituie gasirea cailor rationale tehnic si economic de utilizare a resurselor de energie.

Ele se folosesc atat in cazul obiectivelor existente, pentru ridicarea calitativa a nivelului de exploatare si organizare in gospodarirea energetica, cat si in cazul proiectarii obiectivelor noi sau modernizarii celor existente. De asemenea se va utiliza pentru stabilirea performantelor GGE in vederea omologarii si receptiei.

Intr-o CEE bilanturile energetice vor evidentia influientele reciproce ale functionarii GGE si vor permite in final alegerea pozitiei optime pe amplasamentul existent individual pe un GEE pentru a corela productia de energie electrica cu pozitia fiecarui GGE functie si conditiile geografice de amplasament, prognoza meteorologica etc..

Bilanturile energetice vor prezenta o analiza completa a sistemelor constructive si a proceselor energetice din CEE.

Intrucat este cazul proiectarii unui obiectiv nou, respectiv o CEE a carei resursa primara de energie este vantul, se va avea in vedere:

determinarea cantitativa a resursei energetice primare;

parametri optimi si sistemele optime pentru GGE;

preliminarea unor consumuri specifice de energie de toate formele in cadrul CEE;

In cadrul procesului de exploatare a CEE, etapizat si in final pe intreg ansamblu:

determinarea cantitativa si analiza diferitelor componenete si categorii de consumuri utile si pierderi de energie de toate formele;

fundamentarea ansamblului de masuri pentru reducerea maxima a pierderilor si uneori a componenetelor considerate utile, precum si marimea pana la valoarea maxima a randamentelor de utilizare a energiei primare – vant – pe ansamblul fermei eoliene si pe fiecare parte componenta producatoare de energie electrica;

alegerea celor mai eficiente directii de recuperare a resurselor energetice primare – vant – neutilizate sau neidentificate si a parametrilor tehnici pentru fiecare GGE realizabili in exploatare;

obtinerea datelor reale pentru fundamentarea alegerii tipului de GGE, a functionarii optime, a echipamentelor de protectie, de comutatie, de iluminat etc.

In cadrul procesului de proiectare si receptie a lucrarilor de realizare a unei CEE:

punerea in evidenta a diferitelor componente de consumuri utile si de pierderi energetice, pentru stabilirea indicatorilor de productie si consum energetic, a randamentelor de utilizare a resursei de energie primara;

obtinerea elementelor pentru determinarea diversilor indicatori calitativi, efectiv realizati si compararea lor cu cei proiectati sau ai unor instalatii similare daca este cazul.

Clasificarea bilanturilor energetice intr-o CEE

Clasificarea se poate realiza dupa mai multe criterii.

a)     calitatea fluxului energetic din proces, determina gruparea bilanturilor energetice in doua mari categorii. In cazul CEE (vantul ca rsursa primara pentru CEE trebuie tratat conform standardelor in viguare):

bilanturi energetice cantitative atat pentru energia de intrare cat si pentru energia de iesire. Se vor avea in vedere: legile transformarii si conservarii energiei, cu aplicatie concreta pentru o CEE, pentru reflectarea productiei indiferent de manifestarea resursei;

bilanturi energetice calitative – bilanturi exergetice – avand in vedere ca resursa primara este vantul si trebuie coroborata cu capacitatea tehnica a GGE (randament, conditii de exploatare, etc.)

b)     tipul purtatorului de energie:

o      bilanturi electrice – se vor detalia dupa alegerea GGE;

o      bilanturi de utilitati;

o      bilanturi pentru alti purtatori de energie care influenteaza functioarea CEE/GGE;

c)      Numarul formelor sau purtatorilor de energie care participa in procesul analizat:

o      Este necesar un bilant complex, avand in vedere ca pentru o CEE vantul este resursa primara purtator de energie dar si consumul de energie pentru servicii interne a oricarei CEE;

d)     Continutul intern al conturului, respectiv sfera de cuprindere, are in vedere amplasarea pe o suprafata de cca 760 ha a mai multor GGE grupate pe uzine de productie si va evidentia:

o      Bilanturilor energetice pe agregat de productie;

o      Bilant pe o sectie de GGE;

o      Bilanr pe uzina de GGE;

o      Bilant total pe CEE;

e)     Perioada pentru care se va elabora bilantul:

o      orare (pe piata de e.e. intervalul de decontare este ora);

o      zilnice pe ore varf si ore de gol;

o      trimestriale, functie de anotimpuri;

o      pe an calendaristic;

o      bilant pe ciclu meteorologic;

f)      intrucat calendarul procesului de productie este specific pentru o CEE iar pozitia geografica a amplasamentului impune gruparea GGE pe criterii de productie, vor fi evidentiate acele GGE care vor participa la productia de baa si cele definite ca GGE secundare, pentru o productie secundara.

g)     Gradul de incarcare a unei CEE – vor fi bilanturi care vor evidentia incarcarea la sarcina nominala a GGE, maxima sau minima, functie de solutia de amplasare aleasa pe perimetrul detinut de investitor.

h)     Continutul si etapa de elaborare a bilanturilor:

o      Se va efectua un bilant de proiect, pe baza calculelor analitice, a datelor furnizate de literatura de specialitate sau de situatii analoage cunoscute, documentatii, experienta in exploatare a unor echipamente asemanatoare, analiza comparativa a avantajelor si dezavantajelor de ordin tehnologic, de amplasament; se va urmari realizarea unor conexiuni optime intre GGE care compun CEE in sensul corectarii permanente a caracteristicilor a.i sa rezulte o instalatie care exploateaza optim resursa primara, corespunzator conditiilot geografice si climatice existente;

o      Un bilant de omologare dupa punerea in functiune a CEE: va valida sau invalida parametri prevazuti prin proiect, pentru identificarea abaterilor si a masurilor ce vor fi intreprinse pentru optimizare;

i)       bilantul de receptie: dupa PIF, in conditii concrete de exploatare pe mai multe trepte.

j)       Bilantul real – in diferite momente ale exploatarii, periodic – se va detlia dupa stabilirea parametrilor CEE.

Model matematic al bilanturilor energetice pentru CEE/GGE

Avand in vedere interactiunea unei CEE cu mediul ambient, ecuatia de bilant in forma cea mai simpla este:

Σ Wi = Σ Wc                 (1)

unde:

Σ Wi = suma tuturor cantitatilor de energie transmise de catre mediul ambiant catre CEE (formele de enregie se vor prezenta in proiect)

Σ Wi = suma tuturor cantitatilor de energie transmise de catre CEE catre mediul ambiant (detalierea se va realiza in proiect), respectiv suma cantitatilor de energie de toate formele iesite din conturul de bilant.

Dat fiind ca in general, pentru orice forma de energie se poate scrie:

W = E + A                    (2)

unde

E = energia, iar A este anergia corespunzatoare energiei W, in cazul unui GGE din cdrul unei CEE ulterior pentru fiecare sectie si in final la nivel de CEE, penru mai multe stari ale mediului ambiant, se va evidentia energia eoliana care se va transforma in energie electrica, precum si anegia care in aceleasi conditii nu se poate transforma i energie electrica, conform:

ΣEi + ΣAi = ΣEc + Σac   (3)

unde

ΣEi si ΣAi reprezinta suma energiilor intrate, respectiv iesite, iar ΣEc si ΣAc suma anergiilor intrate, respectiv iesite din contur.

In functionarea CEE/GGE, in principal datorita conditiilor geografice ale amplasamentului si a dispunerii GGE apare o degradare de exergie fiind necesara determinarea excedentului de anergie sau deficitul de exergie, respectiv:

ΔE = ΣEi – ΣEc, sau ΔA = ΣAc – ΣAi     (4)

pentru

ΔE = ΔA           (5)

Amplasamentul prezentat de investitor, va fi parcelat si fiecarei parcele i se va aloca o sectie de GGE, urmand ca acestea sa participe in mod diferentiat la programul de productie.

Pentru corelarea factorului de putere specific unui GGE di cadrul CEE sau pentru determinarea tipurilor de GGE asociat fiecarei parcele, se va determina gradul de ireversibilitate in cadrul proceselor de conversie pe fiecare sectie:

eex = (ΔE/ ΣEi) x 100  (6)

Bilanturi si randament energetic pentru CEE/GGE

Orice centrala care converteste energia eoliana in energie electrica, rezulta ca functionarea se afla in mod direct sub influenta factorilor meteorologici si geografici.

Pentru evaluarea cantitativa a evolutiei unui sistem/sectie din cadrul CEE pe amplasamentul investitorului, pentru mai multe intervale de timp, se vor realiza bilanturi cantitative, in care energiile intrate Σ Wi, respectiv iesite Σ Wc din contur se vor defalca dupa urmatoarele componente:

Σ Wi = Σ Wefi + Σ Wg  (7)

In care,

Σ Wefi este suma energiilor efectiv intrate in conturul de bilant

Σ Wg este suma energiilor generate in interiorul conturului de bilant,

pentru,

Σ Wc = Σ Wu + Σ Wp + Σ Wr   (8)

unde,

Σ Wu = suma tuturor cantitatilor de energie de toate formele folosite in mod util in cadrul conturului de bilant;

Σ Wp = suma tuturor cantitatilor de energie de toate formele care sunt considerate din punct de vedere al conturului ca pierderi;

Σ Wr = suma tuturor cantitatilor de energie continute in resursele energetice secundare de orice forma care se livreaza spre axteriorul sectiei si sunt folosite in alte contururi (alte sectii, respectiv alte parcele) – factor important pe amplasamentul investitorului, intrucat trebuie evitat cat mai mult posibil efectul fermei de vant si intoarcerea in palele GGE a unor cantitati de energie primara.

Ecuatia generala a bilantului, pentru fiecare GGE/sectie/CEE va fi prezentat sub forma:

Σ Wefi + Σ Wg = Σ Wu + Σ Wp + Σ Wr            (9)

la elaborare se va avea in vedere:

Relatiile (1) si (9) sunt echivalente pentru un contur de bilant in acelasi interval de analiza, dar se deosebesc din punct de vedere aplicativ;

In relatia (1) marimile de intrare si iesire care definesc interactiunea fiecarui GGE sau fiecarei sectii, cu mediul ambiant, trebuie sa fie specifice fiecarei sectii sau GGE, pentru o evaluare corecta la nivel de CEE; acest lucru este necesar, intrucat in acelasi interval de analiza, pentru fiecare GGE sau la nivelul sectiilor marimile de intrare sunt diferite, fiind conditionate de factori meteorologici, parametri unui GGE, pozitionarea GGE/sectie.

In relatia (9) trebuie eliminat cat mai mult posibil factorul subiectiv, pentru a nu denatura semnificatia transformarii, ci adaptarea acesteia la conditiile specifice zonei/parcelei/sectiei pentru care se aplica.

Dat fiind ca energia efectiv utila in procesul de conversie a energiei eoliene in energie electrica este inca o notiune subiectiva, susceptibila de interpretari se vor avea in vedere cel putin:

a)     Energia echivalenta lucrului mecanic la arborele GGE

b)     Diferenta dintre energia debitata in retea si suma cantitatilor reprezentand pierderile electromagnetice si mecanice in momentul de antrenare si reglare

c)      Energia corespunzatoare purtatorului de energie primara/resursa

Referitor la componentele pierderilor se vor evidentia cel putin:

pierderile de energie primara datorita functionarii GGE propus/propuse in CEE in cel putin doua configuratii, in scopul acceptarii variantei mai avantajoase;

pierderile de energie electrica pentru fiecare GGE/sectie si la nivel de CEE;

pierderile mecanice: prin frecare, prin franarea maselor de aer in miscare; prin ventilare; prin intoarcerea maselor de aer in palete etc.;

pierderi datorita regimurilor tranzitorii, la functionarea in gol, la functionarea in insula/GGE/sectie/CEE;

pierderi cu disipare de energie in cazul unor regimuri de functionare intermitent;

pierderi cu energia absorbita in contur in mod direct din alte surse pentru a asigura derularea procesului de conversie si separat pentru utilitati/servicii interne;

Pentru depasirea stadiului de informare calitativa oferit de procesul tehnologic care are loc la nivelul unei centrale eoliene, se va prezenta randamentul conventional de transformare energetica pentru fiecare uitate GGE/sectie de GGE/la nivel CEE:

ηcte = 2 Wu / Σ Wi (total energie utila rezultata din proces/total energie intrata in proces)

Pentru a exprima gradul real de folosire al energiei utilizabile, randamentul exergetic:

ηex = Σ Acu / Σ Ai       (11)

Forme de prezentare a bilanturilor:

Bilantul energetic va fi prezentat tabelar si sub forma de diagrama.

Indicatorii de eficienta ai bilanturilor energetice.

a)     Randamentul energetic brut:

ηb = (Σ Wu + Σ Wsa) / (Σ Wefi + Σ Wsa)

unde

Σ Wsa reprezinta suma energiilor consumata de serviciile auxiliare;

b)     Randamentul Σ W ul energetic net:

ηg = Σ Wu / efi

c)      Randametul economic:

ηg = (Σ Wu + Σ Wr) / Σ Wefi,

Aceste proiecte sunt rentabile pentru un pret de vanzare a energiei electrice de peste 36,6 Euro/MWh. Fezabilitatea proiectelor de tip eolian este imbunatatita datorita mecanismelor de promovare a proiectelor de tip SRE prin valorificarea certificatelor verzi la un pret de cca. 40 Euro/CV.

Veniturile obtinute din tranzactionarea dreptului de emisii de CO2 in intervalul 2008 – 2012 la un pret de 8 Euro/tCO2 (conform mecanismului de joint Implementation promovat de Protocolul de la Kyoto) imbunatatesc, de asemenea, eficienta proiectelor de tip eolian.

Procedura de investitie presupune esalonarea activitatilor de profil dupa urmatorii pasi:

Pasul 1 – stabilirea prioritatilor investitionale ale companiei:

stabilirea listei proiectelor de investitii necesar a fi implementate;

evaluarea lucrarilor necesare si a costurilor aferente prin elaborarea documentatiilor specifice: Studiu de prefezabilitate si Studiu de fezabilitate;

stabilirea programului de implementare a investitiilor – prezinta modul de esalonare a lucrarilor de investitii pe perioada de executie a proiectelor (termenele la care trebuie sa inceapa proiectul, respectiv sa se finalizeze);

Pasul 2 – stabilirea capabilitatii companiei de a derula proiectele de investitii propuse prin:

stabilirea capacitatii proprii de finantare – surse proprii rezultate din activitatea curenta;

stabilirea necesarului de surse atrase de finantare;

Surse proprii, pot fi constituite din:

cota de amortizare anuala aferenta fondului fix aflat in proprietatea beneficiarului;

profitul net;

SIMULARE PARC EOLIAN FALCIU – 250 MW

AEROGENERATOARE “VESTAS V90; 2MW; h=90m”

Caracteristici amplasament si echipament