Każda elektrownia wiatrowa pracuje wedle ściśle określonej charakterystyki nazwanej krzywą mocy. Charakterystyka ta determinuje produkcję energii elektrycznej przy konkretnych prędkościach wiatru.
W każdej chwili istnieje możliwość sprawdzenia produkcji elektrowni wiatrowej, problem pojawia się jednak z odniesieniem tych wyników do rzeczywistej, niezaburzonej prędkości wiatru.
Nowoczesne turbiny wiatrowe wyposażone są w anemometry rejestrujące prędkość i kierunek wiatru, aby następnie odnieść zarejestrowane dane do produktywności turbiny. Czynność ta ma na celu sprawdzenie, czy elektrownia wiatrowa pracuje prawidłowo, a produkcja zgodna jest z krzywą mocy, co ma bezpośredni wpływ na ilość produkowanej energii. Mankamentem całej konstrukcji jest umiejscowienie urządzeń pomiarowych z tyłu gondoli, gdzie struga wiatru przechodząca przez obracający się rotor jest zaburzona, co może powodować błędy w odczytach. Rotor turbiny, którego położenie jest sterowane za pośrednictwem danych z anemometru, może ustawić się niekorzystnie do kierunku wiatru, przez co turbina nie będzie pracować ze 100-procentową efektywnością. Będzie to sytuacja niekorzystna, w szczególności dla właścicieli parku wiatrowego.
Celem optymalizacji całego układu pomiarowo-sterującego turbiny wiatrowej należałoby dokonywać pomiaru wietrzności przed obracającym się rotorem, zanim struga wiatru zostaje zaburzona. Zabieg ten możemy przeprowadzić na kilka różnych sposobów, wykorzystując anemometry albo urządzenia teledetekcyjne.
Efektywnym sposobem jest pomiar wykonywany urządzeniem teledetekcyjnym z poziomu gruntu za pomocą urządzeń takich jak SODAR czy LIDAR. Niestety ta metoda pozwala jedynie zmierzyć warunki wietrzności w celu porównania ich z odczytami z anemometru na gondoli. Optymalizację kąta pochylenia rotora należałoby ustawiać manualnie programem sterującym ustawienia turbiny. (…)
Sposób działania układu jest bardzo prosty, dane z anemometru przesyłane są do układu centralnego, gdzie następuje analiza danych. Kolejnym etapem jest sprawdzenie, czy kąt ustawienia rotora jest prawidłowy. W przypadku optymalizacji ustawienia turbiny zwiększa się
efektywność generacji energii elektrycznej.
Powyższa tabela prezentuje straty wynikające z błędu ustawienia rotora do płaszczyzny wiatru. Zainstalowanie dodatkowej aparatury pomiarowej pomagającej w korekcji układu ustawiającego może znacząco przyczynić się do wzrostu przychodów z pracy jednej turbiny.
Optymalizacja ustawienia rotora za pomocą pomiaru wietrzności przed turbiną niesie ze sobą wymierny zysk związany z poprawą produktywności, nie jest to jednak jedyna korzyść związana z wykorzystaniem dodatkowych urządzeń pomiarowych. Producent elektrowni wiatrowych gwarantuje, że jego turbina będzie pracować z określoną sprawnością, przy czym nie umożliwia jednoznacznej weryfikacji stanu pracy urządzenia. Dokonując pomiaru wietrzności niezależnymi urządzeniami, inwestor jest w stanie bezpośrednio zweryfikować, czy turbina faktycznie pracuje wedle określonej krzywej mocy. W przypadku udowodnienia niedotrzymania wymaganej sprawności, producent generatorów wiatrowych powinien nieodpłatnie dokonać wymaganego serwisu do tego, aby skorygować urządzenie i poprawić jego sprawność.
Marcin Rudziński, Maciej Nawrotek
w4e Centrum Energii Wiatrowej
