HAZÁNK SZÉLKLÍMÁJA, A SZÉLENERGIA HASZNOSÍTÁSA Radics Kornélia1, Bartholy Judit2 és Péliné Németh Csilla3 1Országos
Meteorológiai Szolgálat 2ELTE Meteorológiai Tanszék 3MH Geoinformációs Szolgálat
Globális klímaváltozás
? ?
• Hőmérséklet • Csapadék •
Szél
Lokális és regionális szélviszonyok
SZÉLKLÍMA
A szél hasznosításának legfontosabb komponensei
Szélklíma kutatások: közelmúlt, jelen
• A hazai szélklíma paramétereinek átfogó elemzése • Vertikális szélprofil elemzése • Hazánk széltérképeinek modellezése • A térbeli és időbeli tendenciák becslése (átlagok és szélsőértékek) – Szinoptikus mérőhálózat széladatsorainak elemzése – Reanalízis mezők elemzése
Felhasznált adatsorok ─ 36 szinoptikus állomás órás adatai (1975-2011) ─ Formai, tartalmi, minőségi ellenőrzés (hibás értékek)
─ Adathiányok (pl. éjszaka) ─ Cél: homogén adatsor ─ Probléma: automatizálás,, állomástörténet (hely, szélmérő magassága, megváltozott körülmények stb.)
Felhasznált adatsorok ERA-40 (1975-2002, 1,25°×1,25° ) 16°E 49°N
20 °E
18°E
22 °E
16°E
1975–1994
20 °E
18°E
22 °E
49 °N
1997–2010
48°N
48 °N
47°N
47 °N
46°N
46 °N
23 stations
19 stations 45°N
17°E
19°E
21°E
23°E
Meteorological station
17°E
19°E
ERA-40 gridpoint
21 °E
45 °N 23 °E
Felhasznált adatsorok
ERA Interim (1989-2011, 0,5°×0,5°)
Hazánk szélatlasza 1. sor: Állomás neve, mérőműszer felszín feletti magassága, feldolgozott mérési időszak hossza
Budapest/Lőrinc (a szélmérő magassága: 14,68 m) Átlagos szélsebesség: 2,53 [m s-1] 7 6 5 4 3 2 1 0 J
300
6. ábra: A szélsebesség relatív gyakoriságai a legszelesebb és a legszélcsendesebb hónapban
J
[m3 s-3] [m s-1] 350 7 300 6 250 5 200 4 150 3 100 2 50 1 0 0 A Sz O N D[hó] 0
360 40 30 20 10
30 60
270
g h i(*)
90
240
2. ábra: A januári és júliusi szélsebességnek és köbének átlagos napi menete
5. ábra: A havi átlagos szélsebességnek és köbének anomáliái
F M Á M J
330
1. ábra: A szélsebességnek és köbének átlagos évi menete
4. ábra: Szélsebesség-tartam és fajlagos energia
b
szórás: 1,60
m s-1,
120 210
180
150
6
[óra] 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
[kWh m-2] 175 150 125 100 75 50 k 25 0 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24[m s-1]
j
0
2
4
Szélsebesség-tartam és fajlagos energia
[m3 s-3]
[m s-1] 2,0
0
4
[m3 s-3] 350 300 250 200 d 150 c 100 f 50 e 0 8 10 12 14 16 18 20 22 24 [óra]
A szélsebességek és köbeik átlagos napi menete januárban és júliusban
A szélirány gyakorisága és hozzájárulása a szélsebességhez és annak köbéhez
1,0
1997-2002
a szélsebesség köbe: 40,88 m3 s-3
2
A szélsebességek és köbeik átlagos évi menete
2. sor: Éves átlagos szélsebesség, annak szórása, a szélsebességek köbös átlaga
3. ábra: A szél irány szerinti gyakorisága, irány szerinti hozzájárulás a szélsebességhez és annak köbéhez
a
m s-1,
200 100
l m
0
-1,0
-100
-2,0
-200 1997 1998 1999 2000 2001 2002 [év] A szélsebesség havi anomáliája és a köbös anomáliák
a: átlagos szélsebesség [m s-1] b: átlagos köbös szélsebesség [m3 s-3] c: januári átlagos szélsebesség [m s-1] d: júliusi átlagos szélsebesség [m s-1] e: januári átlagos köbös szélsebesség [m3 s-3] f: júliusi átlagos köbös szélsebesség [m3 s-3] g: szélirány-gyakoriság [%] h: hozzájárulás az átlagos szélsebességhez [%]
0,5 0,4 o
0,3 0,2
n
0,1 0
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24[m s-1]
A szélsebesség relatív gyakoriságai a legszelesebb és a legszélcsendesebb hónapban
i(*): hozzájárulás az átlagos köbökhöz [%] (felezett értékek) j: szélsebesség-tartam [óra] k: fajlagos energia [kWh m-2] l: szélsebességek havi anomáliái [m s-1] m: köbök havi anomáliái [m3 s-3] n: legszelesebb hónap relatív gyakoriságai o: legszélcsendesebb hónap relatív gyakoriságai
Hazánk szélatlasza A legfontosabb következtetések: – Szélsebesség napi és évi változékonysága: átlagosan 1-2 m s Köbös átlagok éves amplitudója: 100 m3 s-3 Napi változékonyság: 150-200 m3 s-3
-1.
– Legnagyobb átlagos éves tartam: 1-3 m s-1 (1500-3000 óra) 10 m s-1-nál nagyobb szelek tartama: éves átlagban 100 óra alatt – Legnagyobb átlagos éves energia: 4-9 m s-1 (20-120 kWh m-2) – Szélsebesség havi anomáliái: 1 m s-1-on belül
Hazánk szélklímája 2 3
2.5
3
3
2.5
2
Sopron
Kékesteto
N 20
N 20
10 W
2.5 2
E
Budapest
10 W
E
N 20 10
W
E
E S
3.5
S
3
S Pécs
N 20
S Szeged
N 20 10
10 W
2 2.5
Nyíregyháza
10
W
2
N 20
2
E
W
E
2.5 3
2.5
7 m/s-nál nagyobb szélsebesség
S
S
10 m/s-nál nagyobb széllökés
Hegyhátsál négy szinten (10 m, 48 m, 82 m, 115 m) végzett szélmérés vertikális szélprofil elemzése (stabilitási viszonyok) a WAsP modell hazai adaptálhatóságának igazolása modellezési eredmények verifikálása
a széladatok horizontális és vertikális extrapolációja esettanulmányok
1. szint – 115 m Szélirány Szélsebesség 2. szint – 82 m Szélsebesség 3. szint – 48 m Szélsebesség 4. szint – 10 m Szélsebesség
70 m
A különböző szinteken mért szélsebességi értékek relatív gyakorisága Hegyhátsálon
Négy szinten mért, nyolc éves (1995-2002) adatsorok alapján
Relative frequency [%]
30% 10 m 48 m 82 m 115 m
25% 20% 15% 10% 5% 0% 0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
Wind speed [m/s]
Széltérképek a domborzat és az érdesség áramlásmódosító hatásának elemezése a rendelkezésre álló szélmező legfontosabb sajátosságainak áttekintése
az átlagos szélsebességet és rendelkezésre álló szélenergiát ábrázoló térképeket modellezés és szerkesztése
A szélenergia hasznosítása: jövő
Megválaszolatlan kérdések, problémák: potenciális készletek megbízható becslése,
területi lefedettség, mérési idősorok hossza, szélklíma változékonysága, tendenciái
A mérési és az ERA Interim széladatsorok relatív gyakorisági értékeinek összehasonlítása SZÉLMÉRÉSEK
REANALÍZIS
A szélsebességre vonatkozó percentilis értékek tendenciájának területi eloszlása hazánkban 1997-2007
A szélsebességre és széllökésre vonatkozó percentilis értékek tendenciájának területi eloszlása hazánkban 1997-2007
Szinoptikus állomások széladatainak elemzése • szintátlépések száma (medián, 90%, 95%, 99%) • szintátlépések időbeli változása • átlagos szélsebesség – medián változatlan – a percentilisek növelésével egyre inkább megjelenik a csökkenő tendencia
– csökkenés intenzitása növekszik • széllökés – keleten emelkedő tendencia (Debrecen, Poroszló) – a percentilisek növelésével nő a csökkenő tendencia intenzitása • Dunántúl ↔ Alföld
Az ERA-40 szélsebesség értékeire vonatkozó percentilis értékek tendenciájának területi eloszlása hazánkban 1997-2002
A mért és az ERA Interim szélsebesség értékeire vonatkozó percentilis értékek tendenciájának területi eloszlása hazánkban 1997-2010
A mért és az ERA Interim szélsebesség értékeire vonatkozó percentilis értékek tendenciájának területi eloszlása hazánkban 1997-2010, tavasz
A mért és az ERA Interim szélsebesség értékeire vonatkozó percentilis értékek tendenciájának területi eloszlása hazánkban 1997-2010, ősz
Klímamodellezés ECHAM5 RegCM3 (2021-2050, 2071-2100; 1961-1990) – hidrosztatikus regionális klímamodell – 10 km horizontális felbontás – 120×100 rácspont, 51,0°É 11,4°K és 43,8°É 25,8°K – 18 vertikális szint – A1B globális emisszió szcenárió – kezdeti és határfeltételek az ECHAM5 globális éghajlati modellből
ECHAM RegCM (2021-2050) Referencia-időszak: 1961-1990
Tervek, lehetséges kutatási irányok ─ Mérési adatsorok homogenizálása teljes adatsor vizsgálata ─ Felhasznált adatsorok folyamatos bővítése ─ Természetes változékonyság vagy klímaváltozás? ─ ECHAM RegCM: ─ 2071-2100 – havi és évszakos változások
– extrém indexek
Köszönöm a megtisztelő figyelmet!
