Vjetroelektrane – A što kada vjetar ne puše?

Pojava vjetra ćudljiva je, ne ovisi o dobu dana ili o sezoni u godini, poput Sunčeva zračenja ili – donekle – vodotoka. Premda, dakako, u određenu je predjelu vjetar donekle vjerojatniji u stanovito vrijeme, primjerice u ljetno predvečerje. Ali i na takvim mjestima i u to vrijeme može posve izostati.

Vjetroelektranama proizvodi se električna energija samo kada ima vjetra, točnije, kada je njegova brzina iznad neke minimalne i ispod neke maksimalne vrijednosti. U drugim se razdobljima vjetroelektrana mora obustaviti. U Njemačkoj se potkraj 2010. godine vrtjelo 26.981 MW vjetroelektrana, a godišnje trajanje iskorištenja instalirane snage vjetroelektrana bilo je 1442 sata. Dakle, kada bi vjetroelektrane radile punom snagom, tijekom 16,5% ukupnog godišnjeg trajanja – godina traje 8760 sati – u njemačkim bi se vjetroelektranama proizvela sva godišnja proizvodnja. Ili, još slikovitije: kada bi svaki šesti dan vjetroelektrane radile punom snagom, pet dana posve bi mirovale. Dakako, u stvarnim prilikama ima razdoblja u kojima one rade punom snagom, pa razdoblja kada rade smanjenom snagom i razdoblja kada doista uopće ne rade.

Skupa rezervna snaga

Statistika pogona hrvatskih vjetroelektrana u 2011. godini (tada ih je prosječno bilo u pogonu oko 100 MW) kaže da se u prosjeku svaka četiri dana zbio jedan sat kada je njihov ukupni angažman bio nula ili blizu nule! U tim razdobljima mora se potražnja pokriti konvencionalnim elektranama (točnije: termoelektranama, akumulacijskim hidroelektranama ili elektranama na biomasu i bioplin). Njemačko je iskustvo da se na 1 megavat u vjetroelektranama mora instalirati još 0,85-0,95 megavata u elektranama na stalne izvore energije, dakako računa li se s jednakom sigurnošću opskrbe kupaca.

Dakle, treba li iduće godine – radi pokrića stalno rastuće potražnje za električnom energijom – sustavu dodati novih 100 MW elektrana i namjeravamo li to učiniti vjetroelektranama, morat ćemo izgraditi 100 MW u vjetroelektranama i dograditi još 85-95 MW u elektranama na stalne izvore energije. Da bi istodobno te dograđene elektrane bile donekle podiskorištene, jer neće biti angažirane onda kada vjetra ima te će proizvodnja u njima biti skuplja negoli bi bila da nema vjetroelektrana; stalni troškovi podijelit će se na manje proizvedenih kilovatsati. Ne dogradi li se sustav tim rezervnim elektra­nama, sigurnost opskrbe kupaca iz vlastitoga sustava bitno će se smanjiti.

Ako je tome tako, a tako jest, zašto uopće gradimo vjetroelektrane? Pa, ostvaruje se ušteda goriva za konvencionalne elektrane i – s tim u vezi – smanjenje opterećenja okoliša stakleničkim plinovima. Točno govoreći, ta ušteda ne odgovara baš potpuno cjelokupnoj proizvodnji u vjetroelektranama. Naime, neke konvencionalne elektrane koje trebaju biti neprestano spremne da preuzmu iznenada izostalu proizvodnju vjetroelektrana ne smiju prije toga raditi blizu punog opterećenja – jer u tom slučaju ne mogu preuzeti dodatno opterećenje. Ili, moraju biti spremne za rasterećenje ako je naglo porastao angažman vjetroelektrana. Radit će, dakle, u području nižeg stupnja djelovanja od optimalnog te će se u njima za takav rad utrošiti više goriva po jedinici proizvedene električne energije nego što bi se utrošilo da rade u optimalnom području.

Sve bolje prognoze

Snaga vjetroelektrane mijenja se s trećom potencijom brzine vjetra u većem dijelu radnog područja. Dakle, smanji li se brzina vjetra na polovinu, ali tako da to bude još uvijek iznad minimalne brzine – snaga vjetroelektrane padne na osminu. Često se upozorava da će stalno povećanje točnosti predviđanja pojave vjetra s vremenom ublažiti probleme u sustavu. To je točno, sve manje će biti potreban regulacijski angažman konvencionalnih elektrana. Ali, i uz pretpostavku potpuno točne prognoze vjetra za određeni sat u ovom ili sljedećem danu, svejedno ostaje potreba jednake rezerve u sustavu. Jer, ako se točno predvidi da će snaga svih vjetroelektrana biti u nekom trenutku 1% i tako se ostvari, trebat će imati 99% rezerve kako bi se to nadoknadilo.

Još jedan zanimljiv pogled prema Njemačkoj: koliki je udio vjetroelektrana u snazi svih elektrana na obnovljive izvore energije a koliki je njihov udio u proizvodnji električne energije iz obnovljivih izvora? Dakle (2010.) udio vjetroelektrana u ukupnoj snazi bio je 52%, a njihov udio u ukupnoj proizvodnji bio je samo 38%. Istodobno elektrane na biomasu i njemačke hidroelektrane imale su zajednički udio u snazi od 20%, a proizvele su čak 50% ukupne proizvodnje iz svih obnovljivih izvora energije.