Оцінка вітроенергетичних ресурсів обмежених територій невеликих просторових масштабів із складним рельєфом
Проаналізовано можливості використання метеорологічного препроцесора CALMET для кліматологічної оцінки вітроенергетичних ресурсів обмежених територій невеликих просторових масштабів зі складним рельєфом. Ефективність запропонованої методології протестовано на прикладі розрахунку вітроенергетичного...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Дата: | 2017 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2017
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126645 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Оцінка вітроенергетичних ресурсів обмежених територій невеликих просторових масштабів із складним рельєфом / В.І. Осадчий, О.А. Скриник, Д.О. Ошурок, О.Я. Скриник // Доповіді Національної академії наук України. — 2017. — № 5. — С. 51-58. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-126645 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Осадчий, В.І. Скриник, О.А. Ошурок, Д.О. Скриник, О.Я. 2017-11-29T12:46:12Z 2017-11-29T12:46:12Z 2017 Оцінка вітроенергетичних ресурсів обмежених територій невеликих просторових масштабів із складним рельєфом / В.І. Осадчий, О.А. Скриник, Д.О. Ошурок, О.Я. Скриник // Доповіді Національної академії наук України. — 2017. — № 5. — С. 51-58. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 1025-6415 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2017.05.051 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126645 551.582.2, 551.583.1 Проаналізовано можливості використання метеорологічного препроцесора CALMET для кліматологічної оцінки вітроенергетичних ресурсів обмежених територій невеликих просторових масштабів зі складним рельєфом. Ефективність запропонованої методології протестовано на прикладі розрахунку вітроенергетичного потенціалу Тернопільської області за період 1981—2010 рр. Проанализированы возможности использования метеорологического препроцессора CALMET для климатологической оценки ветроэнергетических ресурсов ограниченных территорий малых пространственных масштабов со сложным рельефом. Эффективность предложенной методологии протестирована на примере расчета ветроэнергетического потенциала Тернопольской области за период 1981—2010 гг. We have analyzed the capability of the meteorological preprocessor CALMET to estimate wind resources of a small domain with complicated topography. The efficacy of the methodology proposed has been tested by calculating the wind power of the Ternopil region for the period of 1981—2010. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Науки про Землю Оцінка вітроенергетичних ресурсів обмежених територій невеликих просторових масштабів із складним рельєфом Оценка ветроэнергетических ресурсов ограниченных территорий малых пространственных масштабов со сложным рельефом Estimation of wind power resources of a small domain with complicated topography Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Оцінка вітроенергетичних ресурсів обмежених територій невеликих просторових масштабів із складним рельєфом |
| spellingShingle |
Оцінка вітроенергетичних ресурсів обмежених територій невеликих просторових масштабів із складним рельєфом Осадчий, В.І. Скриник, О.А. Ошурок, Д.О. Скриник, О.Я. Науки про Землю |
| title_short |
Оцінка вітроенергетичних ресурсів обмежених територій невеликих просторових масштабів із складним рельєфом |
| title_full |
Оцінка вітроенергетичних ресурсів обмежених територій невеликих просторових масштабів із складним рельєфом |
| title_fullStr |
Оцінка вітроенергетичних ресурсів обмежених територій невеликих просторових масштабів із складним рельєфом |
| title_full_unstemmed |
Оцінка вітроенергетичних ресурсів обмежених територій невеликих просторових масштабів із складним рельєфом |
| title_sort |
оцінка вітроенергетичних ресурсів обмежених територій невеликих просторових масштабів із складним рельєфом |
| author |
Осадчий, В.І. Скриник, О.А. Ошурок, Д.О. Скриник, О.Я. |
| author_facet |
Осадчий, В.І. Скриник, О.А. Ошурок, Д.О. Скриник, О.Я. |
| topic |
Науки про Землю |
| topic_facet |
Науки про Землю |
| publishDate |
2017 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Доповіді НАН України |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Оценка ветроэнергетических ресурсов ограниченных территорий малых пространственных масштабов со сложным рельефом Estimation of wind power resources of a small domain with complicated topography |
| description |
Проаналізовано можливості використання метеорологічного препроцесора CALMET для кліматологічної
оцінки вітроенергетичних ресурсів обмежених територій невеликих просторових масштабів зі складним
рельєфом. Ефективність запропонованої методології протестовано на прикладі розрахунку вітроенергетичного потенціалу Тернопільської області за період 1981—2010 рр.
Проанализированы возможности использования метеорологического препроцессора CALMET для климатологической оценки ветроэнергетических ресурсов ограниченных территорий малых пространственных масштабов со сложным рельефом. Эффективность предложенной методологии протестирована на
примере расчета ветроэнергетического потенциала Тернопольской области за период 1981—2010 гг.
We have analyzed the capability of the meteorological preprocessor CALMET to estimate wind resources of a
small domain with complicated topography. The efficacy of the methodology proposed has been tested by
calculating the wind power of the Ternopil region for the period of 1981—2010.
|
| issn |
1025-6415 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126645 |
| citation_txt |
Оцінка вітроенергетичних ресурсів обмежених територій невеликих просторових масштабів із складним рельєфом / В.І. Осадчий, О.А. Скриник, Д.О. Ошурок, О.Я. Скриник // Доповіді Національної академії наук України. — 2017. — № 5. — С. 51-58. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT osadčiiví ocínkavítroenergetičnihresursívobmeženihteritoríinevelikihprostorovihmasštabívízskladnimrelʹêfom AT skrinikoa ocínkavítroenergetičnihresursívobmeženihteritoríinevelikihprostorovihmasštabívízskladnimrelʹêfom AT ošurokdo ocínkavítroenergetičnihresursívobmeženihteritoríinevelikihprostorovihmasštabívízskladnimrelʹêfom AT skrinikoâ ocínkavítroenergetičnihresursívobmeženihteritoríinevelikihprostorovihmasštabívízskladnimrelʹêfom AT osadčiiví ocenkavetroénergetičeskihresursovograničennyhterritoriimalyhprostranstvennyhmasštabovsosložnymrelʹefom AT skrinikoa ocenkavetroénergetičeskihresursovograničennyhterritoriimalyhprostranstvennyhmasštabovsosložnymrelʹefom AT ošurokdo ocenkavetroénergetičeskihresursovograničennyhterritoriimalyhprostranstvennyhmasštabovsosložnymrelʹefom AT skrinikoâ ocenkavetroénergetičeskihresursovograničennyhterritoriimalyhprostranstvennyhmasštabovsosložnymrelʹefom AT osadčiiví estimationofwindpowerresourcesofasmalldomainwithcomplicatedtopography AT skrinikoa estimationofwindpowerresourcesofasmalldomainwithcomplicatedtopography AT ošurokdo estimationofwindpowerresourcesofasmalldomainwithcomplicatedtopography AT skrinikoâ estimationofwindpowerresourcesofasmalldomainwithcomplicatedtopography |
| first_indexed |
2025-11-26T01:39:32Z |
| last_indexed |
2025-11-26T01:39:32Z |
| _version_ |
1850603231638454272 |
| fulltext |
51ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2017. № 5
ОПОВІДІ
НАЦІОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМІЇ НАУК
УКРАЇНИ
НАУКИ ПРО ЗЕМЛЮ
© В.І. Осадчий, О.А. Скриник, Д.О. Ошурок, О.Я. Скриник, 2017
Альтернативна енергетика, зокрема і вітроенергетика, активно розвивається в багатьох
країнах, особливо в країнах з розвиненою економікою. Високотехнологічні суспільства дав-
но прийшли до розуміння необхідності збереження довкілля та клімату, а одним із шляхів
досягнення цього якраз і є використання альтернативних (викопним ресурсам) джерел
енергії. Вітер — одне з найпотужніших джерел, яке може використовувати людство для
вироблення електроенергії, зберігаючи при цьому природу. В Україні використання віт-
рової енергії також поступово збільшується, встановлюються вітрові генеруючі установ-
ки у приватних господарствах, створюються вітрові електростанції для промислового
ви робництва.
Економічна ефективність (собівартість встановлення та експлуатації) вітроенерге-
тичних установок (ВЕУ) у різних районах України, залежить від їх природних запасів ві-
трових ресурсів. Очевидно, що проведення попередньої оцінки цих запасів є необхідним
підготовчим етапом розробки та експлуатації об’єктів вітроенергетики. Тому коректна ар-
гументована оцінка просторового розподілу вітрових ресурсів (вітроенергетичного потен-
ціалу) із високою просторовою роздільною здатністю є надзвичайно важливою приклад-
ною і науковою задачею. Сформульована задача досить складна, оскільки характеристики
вітру залежать від великої кількості факторів, а тому є дуже мінливими в просторі та часі.
doi: https://doi.org/10.15407/dopovidi2017.05.051
УДК 551.582.2, 551.583.1
В.І. Осадчий1, О.А. Скриник2, Д.О. Ошурок1, О.Я. Скриник1
1 Український гідрометеорологічний інститут ДСНС України і НАН України, Київ
2 Національний університет біоресурсів і природокористування України, Київ
E-mail: skrynyk@uhmi.org.ua
Оцінка вітроенергетичних ресурсів обмежених територій
невеликих просторових масштабів із складним рельєфом
Представлено членом-кореспондентом НАН України В.І. Осадчим
Проаналізовано можливості використання метеорологічного препроцесора CALMET для кліматологічної
оцінки вітроенергетичних ресурсів обмежених територій невеликих просторових масштабів зі складним
рельєфом. Ефективність запропонованої методології протестовано на прикладі розрахунку вітроенерге-
тичного потенціалу Тернопільської області за період 1981—2010 рр.
Ключові слова: метеорологічний препроцесор CALMET, вітроенергетичні ресурси, питома потужність
вітру, Тернопільська область.
52 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2017. № 5
В.І. Осадчий, О.А. Скриник, Д.О. Ошурок, О.Я. Скриник
В Україні активно досліджуються різні методи оцінки просторового та часового роз-
поділу вітрових енергетичних ресурсів на окремих частинах території країни [1—4]. Про-
ведено районування її території за значенням вітропотенціалу [5], створено карту його гео-
графічного розподілу [6]. Проте ці результати мають недостатню просторову роздільну
здатність, що ускладнює їх практичне використання.
У представленій публікації пропонується метод оцінки вітроенергетичних ресурсів
обмежених територій невеликих просторових масштабів із складним рельєфом на основі
використання мезомасштабної діагностичної метеорологічної моделі CALMET. На нашу
думку, метод хоч і трудомісткий, проте досить простий у використанні і має ряд переваг по-
рівняно з методами просторової інтерполяції та вертикальної екстраполяції, що зазвичай
використовуються при оцінці вітрових ресурсів.
Метеорологічний препроцесор CALMET. CALMET — метеорологічний препроцесор
відомої дифузійної моделюючої системи CALPUFF, рекомендованої Агентством з охоро-
ни навколишнього середовища США (US EPA) для моделювання процесів атмосферної ди-
фузії на різних просторових масштабах. CALMET — діагностична не гідродинамічна ме-
теорологічна модель [7]. Тобто просторовий розподіл вітру визначається за допомогою
інтерполяції без залучення рівнянь гідродинаміки. Проте під час розрахунку враховується
багато ефектів, які дають змогу “вловити” вплив основних факторів (таких як рельєф,
шорсткість підстильної поверхні, тип температурної стратифікації та ін.) на швидкість та
напрям вітру.
Зазначимо, що для проведення розрахунків з використанням CALMET необхідно
підготувати великий об’єм вхідної геофізичної та метеорологічної інформації для вибра-
ної області моделювання. Геофізична інформація — це дані про висоту земної поверхні,
тип рослинності й землекористування. Метеорологічна інформація складається із даних
наземних станцій (необхідними є дані про атмосферний тиск, температуру повітря, від нос-
ну вологість, висоту нижньої границі хмар та їх бальність, напрям та швидкість вітру, кіль-
кість опадів) і вертикальних зондувань (профілі тиску, температури, відносної вологості,
напряму й швидкості вітру). Метеорологічна інформація, отримана на наземних станціях,
повинна мати 1-годинну часову роздільну здатність. Дані вертикальних зондувань повинні
бути отримані не більше ніж із 12-годинним інтервалом.
Поле вітру в CALMET обчислюється у два, а з урахуванням розрахунку початкового
поля — у три етапи. На підготовчому етапі розраховується початкове поле вітру. Дані на-
земних станцій екстраполюються у вищі шари розрахункової сітки на основі теорії поді-
бності Моніна—Обухова для приземного шару атмосфери:
* 0
0
( ) ln M M
u zz z
v z
k z L L
⎡ ⎤⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎛ ⎞⎢ ⎥= −ψ +ψ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎝ ⎠⎣ ⎦
, (1)
де ( )v z — модуль швидкості вітру на висоті z; *u — динамічна швидкість; k — стала Карма-
на ( 0,4k ≈ ); Mψ — функція стійкості атмосфери, аналітичний запис якої є відомим [7]; L —
масштаб Моніна—Обухова; 0z — параметр шорсткості підстильної поверхні. Всі масштабні
параметри формули (1) визначаються на основі вхідної метеорологічної інформації. Заува-
жимо, що у вітроенергетиці для визначення швидкості вітру на висотах у приземному шарі
53ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2017. № 5
Оцінка вітроенергетичних ресурсів обмежених територій невеликих просторових масштабів...
використовують логарифмічний профіль, проте зазвичай не враховують його залежність
від типу температурної стратифікації/атмосферної стійкості. Після екстраполяції значен-
ня горизонтальних компонент вітру (дані вертикальних зондувань і проекстрапольовані
наземні дані) інтерполюють у вузли розрахункової сітки на кожному із вертикальних рів-
нів методом зважених обернених квадратів відстаней.
На наступному етапі здійснюється підгонка розрахованого початкового поля до особ-
ливостей рельєфу області моделювання, тобто до дрібномасштабних особливостей земної
поверхні. Початкове поле вітру модифікується із застосуванням параметризації таких ефек-
тів: кінематичного, спричиненого рельєфом; схилових потоків вздовж схилів гірських ма-
сивів; термодинамічного блокуючого; мінімізації тривимірної дивергенції. Детальний фі-
зико-математичний опис ефектів наведений у [7].
На завершальному етапі здійснюється включення даних метеорологічних спостережень
за вітром (даних наземних метеорологічних станцій та радіозондувань) у розраховані поля
вітру і проводиться об’єктивний аналіз для отримання фінального поля. Включення даних
спостережень (у кожній інтерполяційній точці) відбувається на кожному окремому верти-
кальному шарі на основі формули
2 2
1 2 1 1 2
1
1 2 2
2 2
1
( , ) / ( , ) /
( , )
1/ 1/
N
ij obs obs k k
k
ij N
k
k
v v R v v R
v v
R R
=
=
+
=
+
∑
∑
,
де 1 2 2( , )ijv v — остаточні значення горизонтальних компонент вітру в інтерполяційному
вузлі ij; 1 2 1( , )ijv v — значення в цьому ж інтерполяційному вузлі після першого етапу (з ура-
хуванням ефектів впливу земної поверхні); R — ваговий коефіцієнт, який задається ко-
ристувачем; 1 2( , )obs obs kv v — значення компонент швидкості вітру на станції з індексом k;
kR — відстань від k-ї станції до інтерполяційного вузла ij; N — кількість станцій, які ле-
жать в околі вузла ij (його радіус теж задається користувачем).
Зауважимо, що останній етап проводиться, оскільки початкове поле вітру може ро з-
раховуватись не тільки на основі даних наземних станцій та вертикальних зондувань. Мож-
ливі інші способи його розрахунку чи задання, наприклад – використання результатів про-
гностичних метеорологічних моделей.
Тестові розрахунки вітроенергетичних ресурсів обмеженої території зі складним ре-
льєфом (на прикладі Тернопільської області). Для перевірки ефективності використання
CALMET для кліматологічної оцінки вітрових ресурсів було вибрано територію із просто-
ровими масштабами ~100 × 200 км2 (рис. 1). Область розрахунків включає в себе Тернопіль-
щину та прилеглі території. Рельєф області розрахунків досить складний, оскільки вона
розташована на Подільській височині, а з південного заходу знаходиться потужний гірський
масив Карпат. Крім того, по досліджуваній території протікає декілька великих річок, най-
більша з яких Дністер, які формують систему долин у масиві Подільської височини. Тип
підстильної поверхні (тип рослинності та землекористування) також досить різноманітний
з основними категоріями: сільськогосподарські угіддя та лісові насадження.
Розрахункова сітка, вхідна геофізична та метеорологічна інформація. Для проведен ня роз-
рахунків була вибрана розрахункова сітка з просторовим кроком 2,5 км і шістьма вертикальни-
54 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2017. № 5
В.І. Осадчий, О.А. Скриник, Д.О. Ошурок, О.Я. Скриник
ми рівнями — 10, 30, 50, 70, 90 та 110 м, що вклю-
чають основні висоти розта шування ВЕУ.
Як цифрову модель рельєфу використано
глобальні дані SRTM30, отримані Геологіч-
ною службою США. Їх горизонтальна роз-
дільна здатність дорівнює ~1 км. Рис. 1 отри-
мано з урахуванням вказаних даних.
Для оцінки типу рослинності та землеко-
ристування використано глобальні дані Gl obal
(Eurasia) Land Cover Characteristics Data Base
Version 2.0, які теж були отримані Гео логіч-
ною службою США. Їх просторова роздільна
здатність становить ~1 км.
Вхідна метеорологічна інформація (стро-
кові дані наземних станцій) отри ма на з оциф-
рованих таблиць, що зберігаю ться у Галузе-
вому державному архіві Гід ро мет служби Ук-
раїни. Розрахунки проведено з урахуванням
даних усіх станцій Тернопільської області (Кременець, Тернопіль, Бережани, Чортків) і
станцій сусідніх областей (Ямпіль, Кам’янець-Подільський, Броди, Івано-Франківськ та
Коломия) (див. рис. 1). Усі станції входять до регулярної мережі Гідрометслужби України.
Перед використанням строкових даних у моделі було проведено їх часову лінійну інтерпо-
ляцію для отримання 1-годинної часової роздільної здатності. На жаль, даних вертикаль-
ного зондування, що проводяться на аерологічних станціях Львів, Чернівці та Шепетівка і
які могли б бути використаними в розрахунках, немає в електронному вигляді, а їх оциф-
рування — справа надзвичайно трудомістка. Тому як альтернативу для вертикальних зон-
дувань використано дані реаналізу ERA-Interim з просторовою роздільною здатністю
0,25 × 0,25° та часовим кроком 6 год [8], які є у вільному доступі на сайті Європейського
центру середньострокових прогнозів.
Результати та їх обговорення. Детальніший аналіз результатів розрахунків вітро-
енергетичних ресурсів Тернопільської області наведено в [9]. Основний результат — це роз-
раховане поле вітру (швидкості та напряму) на вказаних висотах з 1-годинним часовим
кроком за період 1981—2010 рр. Це надзвичайно великий об’єм інформації, який може
служити основою для подальших розрахунків показників, важливих для вітроенергети-
ки. Одним із таких показників є усереднене за весь період значення енергетичного потен-
ціалу (P) (рис. 2).
З аналізу наведених карт можна зробити висновок про існування певної кореляції між
значенням P та висотою місцевості. Кореляційний зв'язок збільшується з висотою над
земною поверхнею.
Рис. 1. Область проведення розрахунків та її рельєф.
Локалізація метеорологічних станцій (●) та даних
реаналізу (▲), використаних у розрахунках
55ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2017. № 5
Оцінка вітроенергетичних ресурсів обмежених територій невеликих просторових масштабів...
Чітко прослідковується зона низьких значень у долині р. Дністер. Причому малі запаси
вітрової енергії тут спостерігаються на всіх висотах. Низькі значення вітропотенціалу мо-
жуть бути також і наслідком “вітрової тіні” від Карпатських гір. Підтвердженням цієї гіпо-
тези є факт, що на північному сході області відмічаються високі значення P при відсутності
особливостей рельєфу (височин).
Підвищеним значенням енергопотенціалу (особливо на висотах у приземному шарі)
ви діляються Кременецькі гори та Гологори (північно-західніше Тернополя): на висоті 110 м
значення вітропотенціалу максимальні (>280 Вт/м2), і їх можна розглядати як найпер-
спективніші місця для встановлення ВЕУ великої потужності. Крім того, вся північно-
східна частина області (частина плато Подільської височини) має досить значні запаси ві-
трової енергії і може бути придатна для розміщення ВЕУ як малої потужності, що вста-
Рис. 2. Вітроенергетичний потенціал (Вт/м2) Тернопільської області на висотах 10, 30, 50, 70, 90 та 110 м,
усереднений за період 1981—2010 рр.
56 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2017. № 5
В.І. Осадчий, О.А. Скриник, Д.О. Ошурок, О.Я. Скриник
новлюються на висотах 10—30 м і які можуть використовуватися в приватних господарст вах
(значення P тут досягають 40—80 Вт/м2 на висоті 10 м і 80—120 Вт/м2 на висоті 30 м), так
і великогабаритних та потужних установок, що можуть утворювати цілі вітроелектро-
станції (P > 200 Вт/м2 на висоті 90 м і >240 Вт/м2 на висоті 110 м).
Проте існують райони, де кореляція між висотою та вітроенергетичним потенціалом P
відсутня. Наприклад, між долинами річок Золота Липа та Стрипа (західна околиця об-
ласті) існує досить вузьке, але значне підвищення рельєфу, проте ми не отримали тут ви-
соких запасів вітрової енергії. Можливо, це справді так, і цей факт можна пояснити вітро-
вою тінню від Карпат, а можливо, модель CALMET не спроможна, при використаній про-
сторовій дискретності розрахункової сітки та вхідної метеорологічної інформації вловити
вказану особливість підстильної поверхні.
Цікавою є залежність просторового розподілу вітроенергетичного потенціалу від ви-
соти. На висоті 10 м розподіл P є менш-більш однорідним і коливається в межах від 20 до
100 Вт/м2 (амплітуда просторових змін ~80 Вт/м2). А на висоті 110 м різниця між наймен-
шим та найбільшим значенням P у досліджуваній області вже становить 240 Вт/м2 (збіль-
шилась у 3 рази). Причиною такої поведінки потенціалу може бути зменшення області ві-
трової тіні з висотою.
Виділяється зона навколо метеостанції Ямпіль (північний захід Хмельницької області).
На нашу думку, це пов’язано з майже повною відкритістю горизонту на цій станції (її за-
критість <2° за всіма румбами). Закритість горизонту (деяка усереднена величина за всіма
румбами) на інших станціях коливається в межах 5—20°. Максимальні значення у Чортко-
ві — 10—15°, Кам’янець-Подільському — 15—20°. Очевидно, що закритість горизонту обумов-
лює заниження виміряних на станціях значень швидкості і, відповідно, заниження оцінок
вітроенергетичних ресурсів. Тому реальні запаси вітрової енергії у Тернопільській області
можуть бути більшими.
Очевидно, що проблема впливу закритості горизонту на виміряні значення швидкос ті
вітру, а отже і на оцінку вітроенергетичних ресурсів, є важливою. Проте в даній публікації
цей вплив не розглядається.
З метою з’ясування ефективності запропонованого підходу (із залученням CALMET)
проведено якісне порівняння отриманих результатів із раніше опублікованими оцінка-
ми вітроенергетичних ресурсів Тернопільської області [1, 2, 6]. Кількісне порівняння зро-
бити важко через відсутність оцифрованих даних, відмінність проекцій, розрахункових сі-
ток. Слід також зазначити, що оцінка потенціалу в [1, 2] приведена до висоти шорсткос-
ті 0,1 м, тому результати можуть значно відрізнятися. У порівняльному аналізі ми звертали
увагу лише на можливість виділення/локалізації зон із значними запасами вітрової енергії,
що дуже важливо для практичного використання результатів.
Отже, всі оцінки на різних висотах збігаються за порядком величини. Результати, опуб-
ліковані в Атласі, мають дуже грубу просторову роздільну здатність — уся Тернопільська
область входить у одну виділену область за значеннями вітроенергетичного потенціалу.
Результати, отримані на базі даних проекту CARPATCLIM, характеризуються значно біль-
шою просторовою роздільною здатністю. Існує багато збіжностей між цими результатами і
наведеними в даній публікації. Збігаються зони із значними запасами вітрової енергії, опи-
сані вище (Кременецькі гори, зона північно-західніше Тернополя). Але є й певні розбіжнос-
57ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2017. № 5
Оцінка вітроенергетичних ресурсів обмежених територій невеликих просторових масштабів...
ті. Найбільша з них — відсутність потужної вітрової тіні від Карпатських гір у оцінках [5, 6].
Зазначимо також, що в результатах [5, 6] спостерігається чіткий кореляційний зв'язок
(практично детермінований) між висотою та вітроенергетичним потенціалом, який зумов-
лений використаним інтерполяційним алгоритмом.
На нашу думку, метод із залученням CALMET є більш фізично обґрунтованим. Проте
для з’ясування, який метод оцінки є коректнішим, потрібні подальші дослідження із залу-
ченням складніших (гідродинамічних) моделей для точного відтворення вітрових потоків у
складній орографії.
Результати порівняльного аналізу свідчать про ефективність запропонованого підходу
для оцінки вітроенергетичних ресурсів обмежених територій зі складним рельєфом та ло-
калізації зон із запасами вітрової енергії.
Таким чином, нами проаналізовано можливість та ефективність використання метео-
рологічного препроцесора CALMET для кліматологічної оцінки вітроенергетичних ресур-
сів обмежених територій невеликих просторових масштабів із складним рельєфом. За-
пропонована методологія протестована на прикладі розрахунку вітроенергетичного по-
тенціалу Тернопільської області за період 1981—2010 рр. Розраховано осереднені за цей
період значення вітроенергетичного потенціалу у вузлах сітки з просторовою роздільною
здатністю 2,5 км на основних висотах встановлення ВЕУ — 10, 30, 50, 70, 90 та 110 м. Про-
ведений порівняльний аналіз отриманих оцінок просторового розподілу вітроенергетич-
ного потенціалу з раніше опублікованими результатами показав ефективність використан-
ня CALMET для визначення вітроенергетичних ресурсів обмежених територій невеликих
просторових масштабів зі складним рельєфом. Виявлено райони, які можуть бути перспек-
тивними для виробництва вітрової електроенергії як у промислових обсягах, так і в приват-
них господарствах.
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Осадчий В.І., Скриник О.А., Скриник О.Я. Оцінка сучасного стану вітрових ресурсів Українських Кар-
пат та їх зміни відносно базового кліматичного періоду. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2015. № 8. С. 95—99.
doi: https://doi.org/10.15407/dopovidi2015.08.095
2. Осадчий В.І., Скриник О.А., Скриник О.Я., Радченко Р.Ю. Вітроенергетичні ресурси Українських Кар-
пат. Наукові праці УкрНДГМІ. 2014. Вип. 266. С. 3—8.
3. Волковая О.О., Третьяков О.С., Черваньов І.Г. Моделювання вітрового потенціалу локальної ділянки
лісостепу для потреб вітроенергетики з використанням ГІС-технологій. Укр. географ. журн. 2015. № 4.
С. 10—16. doi: https://doi.org/10.15407/ugz2015.04.010
4. Ефимов В.В., Барабанов В.С., Шокуров М.В., Робустова Р.С., Яровая Д.А. Численное моделирование
ветрового энергопотенциала Украины. Відновлювана енергетика. 2010. № 1. С. 44—50.
5. Дмитренко Л.В., Барандіч С.Л. Вітроенергетичні ресурси в Україні. Наукові праці УкрНДГМІ. 2007. Вип.
256. С. 166—173.
6. Атлас енергетичного потенціалу відновлюваних та нетрадиційних джерел енергії України. Київ, 2001. 41 с.
7. Scire J.S., Robe F.R., Fernau M.E., YamartiNo. R.J. A User`s Guide for the CALMET Meteorological Model
(Version 5). Concord, MA: Earth Tech, Inc., 2000.
8. Dee D.P., Uppala S.M., Simmons A.J. et al. The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance of
the data assimilation system. Q. J. R. Meteorol. Soc. 2011, 137. P. 553—597. doi: https://doi.org/10.1002/qj.828
9. Осадчий В.І., Скриник О.Я., Ошурок Д.О., Скриник О.А. Вітрові ресурси Тернопільської області. Нау-
кові праці УкрНДГМІ. 2017. Вип. 270. С. 3—10.
Надійшло до редакції 04.11.2016
58 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2017. № 5
В.І. Осадчий, О.А. Скриник, Д.О. Ошурок, О.Я. Скриник
REFERENCES
1. Ocadchy, V. I., Skrynyk, O. A. & Skrynyk, O. Y. (2015). Estimation of a modern stage of wind resources in
the Ukrainian Carpathians and their changes regarding the base climatological period. Dopov. Nac. acad. nauk
Ukr., No. 8, pp. 95-99 (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.15407/dopovidi2015.08.095
2. Ocadchy, V. I., Skrynyk, O. A., Skrynyk, O. Y. & Radchenko, R. Y. (2014). Wind energy resources Ukrainian
Carpathians. Naukovi pratsi UkrNDHMI, Iss. 266, pp. 3-8 (in Ukrainian).
3. Volkovaia, О. О., Tretyakov, О. S. & Chervaniov, I. G. (2015). Local forest-steppe area wind potential modeling
for the wind energy needs with the use of gis technology. Ukr. geogr. z., No. 4, pp. 10-16. doi: https://doi.org/
10.15407/ugz2015.04.010
4. Efimov, V. V., Barabanov, V. C., Shokurov, M. V., Robustova, R. S. & Yarovaya, D. A. (2010). Numerical mod-
eling of the wind energy potential of Ukraine. Vidnovliuvana energetyka, No. 1, pp. 44-50 (in Russian).
5. Dmytrenko, L. V. & Barandich, S. L. (2007). Wind energy resources in Ukraine. Naukovi pratsi UkrNDHMI,
Iss. 256, pp. 166-173 (in Ukrainian).
6. Atlas of power budget of renewable and non-conventional sources of energy. Kiev, 2001 (in Ukrainian).
7. Scire, J. S., Robe, F. R., Fernau, M. E. & Yamartino, R. J. (2000). A User’s Guide for the CALMET Meteoro-
logical Model (Version 5). Concord, MA: Earth Tech, Inc.
8. Dee, D. P., Uppala, S. M., Simmons, A. J., Berrisford, P., Poli, P., Kobayashi, S., Andrae, U., Balmaseda, M. A.,
Balsamo, G., Bauer, P., Bechtold, P., Beljaars, A. C. M., van de Berg, L., Bidlot, J., Bormann, N., Delsol, C., Draga ni, R.,
Fuentes, M., Geer, A. J., Haimberger, L., Healy, S. B., Hersbach, H., Holm, E. V., Isaksen, L., Kallberg, P., Koh-
ler, M., Matricardi, M., McNally, A. P., Monge-Sanz, B. M., Morcrette, J.-J., Park, B.-K., peubey, C., de Rosnay, P.,
Tavolato, C., Thepaut, J.-N. & Vitart, F. (2011). The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance
of the data assimilation system. Q. J. R. Meteorol. Soc., 137, pp. 553-597. doi: https://doi.org/10.1002/qj.828
9. Ocadchy, V. I., Skrynyk, O. Y., Oshurok, D. O. & Skrynyk, O. A. (2017). Wind resources of the Ternopil region.
Naukovi pratsi UkrNDHMI, Iss. 270, pp. 3-10 (in Ukrainian).
Received 04.11.2016
В.И. Осадчий1, О.A. Скриник2, Д.А. Ошурок1, О.Я. Скриник1
1 Украинский гидрометеорологический институт ГСЧС Украины и НАН Украины, Киев
2 Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины, Киев
E-mail: skrynyk@uhmi.org.ua
ОЦЕНКА ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ ОГРАНИЧЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ МАЛЫХ
ПРОСТРАНСТВЕННЫХ МАСШТАБОВ СО СЛОЖНЫМ РЕЛЬЕФОМ
Проанализированы возможности использования метеорологического препроцессора CALMET для кли-
матологической оценки ветроэнергетических ресурсов ограниченных территорий малых пространствен-
ных масштабов со сложным рельефом. Эффективность предложенной методологии протестирована на
примере расчета ветроэнергетического потенциала Тернопольской области за период 1981—2010 гг.
Ключевые слова: метеорологический препроцессор CALMET, ветроэнергетические ресурсы, удельная мощ-
ность ветра, Тернопольская область.
V.I. Osadchy1, O.A. Skrynyk2, D.O. Oshurok1, O.Ya. Skrynyk1
1 Ukrainian Hydrometeorological Institute under the State Emergency Service of Ukraine
and the NAS of Ukraine, Kiev
2 National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kiev
E-mail: skrynyk@uhmi.org.ua
ESTIMATION OF WIND POWER RESOURCES
OF A SMALL DOMAIN WITH COMPLICATED TOPOGRAPHY
We have analyzed the capability of the meteorological preprocessor CALMET to estimate wind resources of a
small domain with complicated topography. The efficacy of the methodology proposed has been tested by
calculating the wind power of the Ternopil region for the period of 1981—2010.
Keywords: CALMET preprocessor, wind resources, wind power, Ternopil region.
|