Klimatske informacije i obnovljivi izvori energije: Energija vjetra

Klimatske informacije i obnovljivi izvori energije:
Energija vjetra
Kristian Horvath
Alica Bajić, , Stjepan Ivatek-Šahdan
ahdan
Odjel za istraživanja ivanja i modeliranja atmosferskih
procesa, DHMZ

Karakteristike vjetra u Hrvatskoj
Vjetar u Hrvatskoj je već dugo predmet istraživanja
ivanja
Bura je u svijetu meteorologije hrvatski “brend”
Karakterizira ju izuzetna
promjenjivost u vremenu i
prostoru
Brzina vjetra [m/s]
0 20 40 60
MASL - 1 MASL - 2
Brzina vjetra [m/s]
0 20 40 60
udari brzina vjetra udari brzina vjetra
12 00 12 12 00 12
15. lipanj 2011. Zagreb, UNDP 2

15. lipanj 2011. Zagreb, UNDP 3
Procjena vjetroklime/energetskog potencijala vjetra
30
Najtočnije procjene dobivaju se iz
dugogodišnjih mjerenja smjera i
brzine vjetra (30 god.)
Nedostatak: trošak, trajanje,
mala prostorna reprezentativnost
u kompleksnom terenu, svođenje
na visine različite ite od visine
mjerenja
relativna učestalost (%)
25
20
15
10
5
0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
brzina vjetra (m/s)
KUNOVAC
I. 2006. - V. 2007.
10 m
30 m
=>Gdje su dobri nacionalni
resursi vjetra

15. lipanj 2011. Zagreb, UNDP 4
Atlas vjetra: Modeli strujanja
Kako ne postoje dovoljno gusta mjerenja, atlas vjetra se
proračunava korištenjem atmosferskih modela (alat)
Manje točnosti od mjerenja i zahtjevaju značajne ajne računalne resurse
Isplativije od mjerenja, podaci na gušćoj
mreži i točaka i raznim visinama
Modeli atmosferskih strujanja
Stacionarni
Nestacionarni
Masa
Masa, kol.
gibanja
Masa, kol.
gibanja
Masa, kol. gibanja
i energija
Masa, kol. gibanja
i energija, vlažni
Diagn. modeli
WaSP
CFD
ALADIN
Složenost proračuna

Atlas vjetra (HEP-OIE
d.o.o., , UKF; www.windex.hr):
Metodologija
“Dinamički downscaling”
POČETNA RAZINA
Globalni atmosferski model ECMWF
Tzv. “reanalize” (ERA-40)
Mreža točaka koraka ~125 km
PROFINJENJE 1
Mezomodel atm. strujanja ALADIN/HR
Mreža točaka, korak ~8 km
PROFINJENJE 2
Dinamička adaptacija ALADIN/DADA
Mreža točaka, korak ~2 km
IZLAZ
Kroz 10 godina svakih 60-minuta
u,v,w,T,p,(ρ)
Na raznim visinama iznad tla
15. lipanj 2011. Zagreb, UNDP 5

15. lipanj 2011. Zagreb, UNDP 6
Dinamički downscaling: Profinjenje podataka
Više detalja
Povećanje iznosa brzina i promjena smjera

15. lipanj 2011. Zagreb, UNDP 7
Atlas vjetra: karte vjetra
Primjer
imjer: srednja brzina vjetra i raspoloživa gustoća a snage na 10 i 80 m
Godišnja varijabilnost sr. brzine vjetra do 2 ms -1 !
Srednja brzina vjetra [m/s]

15. lipanj 2011. Zagreb, UNDP 8
Statistička verifikacija: osnovni parametri
Verifikacija u razl. klim. režimima
Hrvatske tijekom 2001 na 10 m
SLB
NOV
STM
DUB
MBIAS
1.01
0.92
0.89
0.91
RMSE
0.19
0.73
0.58
0.33
Potcjenjivanje u područjima i u blizini kompleksnog terena:
Općenito veće greške modela
Nedovoljan speed-up

15. lipanj 2011. Zagreb, UNDP 9
Statistička verifikacija: raspodjele
Raspodjele brzine vjetra po klasama od 2 m/s
Usporedba relativnr
elativnihih učestalosti izmjerenih i modeliranih brzina
vjetra
Relativna učestalost [%]
Relative frequency (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
SLB
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21
Wind speed
OBS
ERA
ALHR
DADA
Brzina vjetra [m/s]
Relativna učestalost [%]
Relative frequency (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
NOV
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21
Wind speed
OBS
ERA
ALHR
DADA
Brzina vjetra [m/s]

15. lipanj 2011. Zagreb, UNDP 10
Dinamički downscaling: Spektralna verifikacija
Spektralna verifikacija – komplementarna statističkoj
Pr. Spektralna gustoća a snage
Power spectral density
Spektralna gustoća snage
1e+07
1e+06
1e+05
1e+04
Period (dani)
Period [days]
5 2 1 0.5 0.25
1e+03 MEAS
ERA40
HR88
DADA
1e+02
1e-06 1e-05
Frekvencija [Hz]
Frequency [Hz]
SLB
Power spectral density
Spektralna gustoća snage
1e+07
1e+06
1e+05
1e+04
Period (dani)
Period [days]
5 2 1 0.5 0.25
1e+03 MEAS
ERA40
HR88
DADA
1e+02
1e-06 1e-05
Frekvencija [Hz]
Frequency [Hz]
NOV
[Horvath, , Bajić, , Ivatek-Šahdan,
ahdan, 2011: Journal of Applied Meteorology and Climatology]

15. lipanj 2011. Zagreb, UNDP 11
Zaključak
Meteorološki modeli su alternativa za lokacije gdje dugotrajnih
mjerenja nema
Atlas vjetra modelom ALADIN uspješno je napravljen za područje
Hrvatske:
Područja najveće e raspoložive gustoće e snage su u planinskim i obalnim
područjima i zaleđu te “offshore”
U tim područjima rezultati donekle potcijenjuju srednju brzinu vjetra i
učestalost umjerenih i jakih vjetrova (V>6
m/s)
Tekući i i budući i rad:
Upotreba guste mreže e lokalnih i daljinskih mjerenja tijekom procesa
profinjenja podataka
Primjena modela bez ikakvih pojednostavljenja
Još lokalniji pristup (mikroskalno modeliranje, manji korak mreže)
e)
Procjena realnih nesigurnosti

HVALA NA PAŽNJI !
15. lipanj 2011. Zagreb, UNDP 12