Grafiki pracy wiatraków

Czy można znaleźć wspólny język omawiając zagadnienia techniczne?

Nie jest łatwo pisać na każdy temat bez napisania wcześniej słownika objaśniającego podstawowe pojęcia używane w dyskusji. Dotyczy to nie tylko zagadnień technicznych. Wojownicy polityczni mają jeszcze gorzej. Język służyć powinien porozumieniu między ludźmi w celu uniknięcia nieporozumień., aby nie było tak jak w piosence: "A on nie zrozumiał, bo się go bardzo bał" itd.

Pod poprzednią notką bloger Yoga Yoga popisał się swoją wielką wiedzą teoretyczną na różne tematy przy okazji pouczania innego blogera, że wykorzystanie mocy nie oznacza sprawności wiatraka. Potwierdził jednak, że obliczenie wykonane przez adresata komentarza jest prawidłowe. Dobry wynik świadczy o dobrym zrozumieniu zagadnienia, którego dotyczył komentarz i nie było potrzeby tzw. czepiania się zamiast dyskusji na temat zasadniczy podany w wyniku obliczenia. Ja też mogłam i mogę w swoich notkach używć złego zamiennika, więc na wszelki wypadek daję dzisiaj grafikę objaśniającą, jak postępuje się z danymi rzeczywistymi dziejącymi się w czasie, aby móc je porównać ze sobą. Każdy chyba rozumie co znaczą małe skrótowce przy liczbach lub procentach: rdr, mdm lub r/r, m/m. Zwykle jest to porównanie roku, miesiąca ostatniego z poprzednim. Dynamika pożądanego wzrostu lub spadku. Spadki, np. cen, też są pożądane.

Opis pracy wiatraków na przykładzie danych ze stycznia 2018 r.

Na obrazku tym przedstawiłam graficznie generację energii wiatrowej w styczniu 2018 r. sporządzoną z danych pobranych z PSE. Dane te są podawane w MWh (z kWh po przecinku) energii produkowanej w każdej godzinie doby. Styczeń ma 744 godziny i został podzielony na odcinki 24-godzinne, tworzące siatkę dzienną. Źródło podaje, że generację w MWh obliczona na podstawie średniej arytmetycznej mocy chwilowej w danej godzinie. Takie podejście umożliwia utożsamianie produkcji godzinowej z mocą wygładzoną, bo każda średnia wygładza zjawiska, które opisuje. Na rysunku dane o produkcji w GWh zamieniłam na moce w GW (tysiące MW) aby nam się nie plątały zera w obliczeniach. Najważniejsze dane zawiera tytuł rysunku.

Powodem napisania tej notki nie jest przedstawienie prawdy o styczniu, bo nie można do niej dojść bez wiedzy o rzeczywistej mocy wiatraków pracujących w styczniu 2018 roku w Polsce. Właściwym celem tej notki jest pokazanie na obrazku sposobu oceniania wykorzystania mocy znamionowej (nominalnej) w czasie rzeczywistym w normalnych warunkach pogodowych. Założyłam umownie, że moc zainstalowana wszystkich wiatraków wynosi 6 GW i używając tej wielkości pokazałam dwa sposoby obliczenia miesięcznego współczynnika wykorzystania wiatraków:

Przyjmując do obliczeń oś mocy znamionowej 6 GW uzyskujemy równoważnik czasu pracy z mocą znamionową = 287 h. Ten słup energii ma wysokość 6 GW i szerokość 287 godzin i powinien być kolorowy. Po prawej stronie od 287 do 744 jest zero, powietrze. Energia została odrąbana od rzeczywistego podłoża czasowego i sprasowana w brykiet przy lewej ścianie.
Przyjmując do obliczeń oś czasu = 744 h uzyskujemy średnią moc, stałą dla wszystkich 744 godzin. Niwelujemy bardzo zróżnicowany teren. Wszystkie górki lądują w dziurkach. Uzyskujemy w ten sposób średnią (constans) = 2,315 GW. Nad tą linią nie ma już energii. Energia znajduje się w tym przypadku pod linią i powinna być pokolorowana. Stosowanie tej metody nie wymaga znajomości mocy znamionowej wiatraków. Jest to zatem miara w naszym przypadku prawdziwa, zawierająca dane do oceny ilości wyprodukowanej energii (2,315 x 744 = 1722,36 GWh), której nie musi się podawać w postaci barokowego tytułu.
Sprawdzenie prawidłowości oceny wykorzystania mocy wiatraków: 287/244 = 2,315/6
Jest jeszcze na obrazku zaznaczony trend liniowy, który dla stycznia jest wyjątkowo rosnący. W innych miesiącach też go wprowadzałam, bo wyznaczał w przybliżeniu poziom średniej mocy/produkcji godzinowej z miesiąca.

Dyskusja użycia mocy znamionowej 6 MW, która jest chyba zaniżona

Świadczy o tym wysoki współczynnik wykorzystania mocy wynoszący 38,6%. Ubiegłoroczny styczeń dał 1129 GWh energii, co daje wskaźnik 188 h dla 6 GW mocy. Wiatry wieją sezonowo. W tym roku luty będzie dużo słabszy od stycznia, a w zeszłym roku to on okazał się przy swojej zwykłej krótkości - wydajniejszym od poprzednika. Dane tu przedstawione trzeba traktować jako ćwiczenie a nie całą prawdę o styczniu bieżącego roku.

Propozycja nowego obrazka opisującego produkcję energii

Zrobiłam dzisiaj jeszcze inny rysunek. Dane z 744 godzin stycznia uszeregowane od największej produkcji/mocy godzinowej do najmniejszej wyglądają bardzo ładnie na obrazku. To są zupełnie inne rozkłady wielkości niż w przypadku produktywności odwiertów gazowych z Ohio. Tu w normalnym układzie wszystko wygląda prosto i może być użyteczne w rozważaniach np. budowy elektrowni szczytowo pompowych dla wyrównania podaży energii wiatrowej w czasie. Popatrzmy na obrazek:

Krzyżykiem czerwonym oznaczone jest miejsce średniej arytmetycznej = 2315MW.

Z rysunku tego możemy policzyć sumy energii w szczytach. Pod linią mieści się cała produkcja stycznia. Można pokusić się o:

jej oszacowanie, aproksymując pole pod krzywą do trójkąta prostokątnego
ustalenie ilości energii przedstawionej jedną kratką, dużą i mniejszą,
sprawdzenie czy pole od średniej w górę po lewej jest takie samo jak pole po prawej od prostej do linii przebiegu zmiennej.
stwierdzić, że prawdopodobieństwa dla różnych klas wydajności wiatraków są dość wyrównane.