II Konferencja Naukowo-Techniczna z serii SIECI I INSTALACJE PŁYNOWE TECHNOLOGIE ENERGETYCZNE - PALIWA ODNAWIALNE I KONWENCJONALNE, PWSZ Ciechanów 28.04.2016

1. Zastosowanie GIS
w technologiach
energetycznych
dr inż. Michał Bednarczyk
dr inż. Joanna Kuczyńska-Siehień
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Ciechanowie
Uniwersytet Warmińsko Mazurski w Olsztynie
II konferencja naukowo-techniczna z serii SIECI I INSTALACJE PŁYNOWE
TECHNOLOGIE ENERGETYCZNE - PALIWA ODNAWIALNE I KONWENCJONALNE
PWSZ Ciechanów 28.04.2016

2. Plan wystąpienia
●
Informacje wstępne
•
Czym są dane przestrzenne
•
Czym jest GIS
•
Technologie energetyczne
●
Jaka może być rola GIS w energetyce
●
Wykorzystanie GIS w lokalizacji farmy wiatrowej
●
Podsumowanie

3. Dane przestrzenne
Wszelkie dane, które w sposób bezpośredni lub
pośredni odnoszą się do zjawisk i obiektów
zlokalizowanych przestrzennie.
●
Mapy
●
Bazy danych
●
Rejestry i spisy
●
Fotografie i dane
multimedialne
●
Inne dane spełniające założenia definicji

4. Reprezentacja danych
przestrzennych

5. Skala i poziom szczegółowości
danych przestrzennych
EGIB – skala wielka
1:500
Mapa topograficzna – skala średnia
1:50 000
Mapa kraju – skala mała
1:1 000 000

6. GIS jako narzędzie
Oprogramowanie
Ludzie
Procedury udostępniania
danych
Dane
GIS
Sprzęt i medium
komunikacyjne
Geographical Information System

7. Analiza przestrzenna
Procedura wykonana na danych przestrzennych
z wykorzystaniem oprogramowania geoinformacyjnego
mająca na celu uzyskanie nowej informacji przestrzennej
● metodyka analizy zależy od rodzaju
używanych danych (wektorowe czy
rastrowe)
● najczęściej wykorzystywane metody
● nakładanie warstw
● buforowanie
● analiza sieciowa (np. poszukiwanie
najkrótszej drogi, rozpływ)
● selekcja obiektów na podstawie wartości
ich atrybutów
● cyfrowe modelowanie powierzchni
● cyfrowe modelowanie brył

8. Pojęcia wspomagające
proces decyzyjny
DANE
INFORMACJE
DOWÓD
WIEDZA
MĄDROŚĆ
Łatwość przekazu Przykład z zakresu GIS
Niemożliwe
Trudne, szczególnie wiedzy
opartej na wnioskowaniu
Często niełatwe
Łatwe
Łatwe
Strategia przyjęta przez
decydentów
Osobista wiedza o
miejscach i problemach
Wyniki analizy GIS na
podstawie różnych
scenariuszy
Zawartość bazy danych
opracowana na surowych
danych
Surowe dane
przestrzenne

9. GIS - zastosowanie
●
GIS jako narzędzie do przetwarzania danych przestrzennych
– Wprowadzanie
– Przechowywanie
– Aktualizacja
– Edycja
– Modelowanie
– Wizualizacja
– Analiza
– Udostępnianie
●
GIS jako system wspomagający procesy decyzyjne
●
GIS jako system wspomagający zarządzanie i administrację
(np. gmina, miasto, zasoby firmy)
●
Wiele innych zastosowań....
… energetyka, drogownictwo, planowanie
przestrzenne, ratownictwo, sieci, leśnictwo,
służba zdrowia, gospodarka wodna, ochrona
środowiska, inżynieria komunalna …..

10. Tehnologie energetyczne
Technologie energetyczne związane są z przetwarzaniem dostę
pnych form energii na postać możliwą do zasilania procesów prz
emysłowych oraz maszyn i urządzeń w życiu codziennym. W pr
aktyce energia dostarczana jest w dwóch postaciach:
- energii elektrycznej,
- energii cieplnej.

11. Technologie energetyczne
Przemysł energetyczny opiera się na dwóch zasadniczych
składnikach, którymi są:
- fabryki przetwarzające energię pierwotną na postać użyteczną
jak elektrownie, ciepłownie, elektrociepłownie,
- systemy dystrybucyjne - sieci przesyłowe wraz z urządzeniami
towarzyszącymi.
Energię można pozyskiwać z różnych źródeł, którymi są
np. paliwa kopalne, wiatr, woda, energia słoneczna.

12. Obszary wykorzystania
GIS w energetyce
●
Lokalizacja miejsc o odpowiednich warunkach
(np. nasłonecznienie, wietrzność, war. hydrologiczne)
●
Poszukiwanie złóż
●
Procesy decyzyjne, inwestycje
●
Dystrybucja
●
Zarządzanie firmą

13. Eksploatacja złóż
●
Identyfikacja złóż
●
Modelowanie wykorzystania złóż
●
Określanie potencjału obszarów złożowych
●
Przygotowanie map dla różnych poziomów wydobywczych
●
Wspomaganie podjęcia decyzi o rozpoczęciu eksploatacji złoża

14. Analiza potencjału solarnego
Analiza warunków nasłonecznienia na podstawie:
●
ukształtowania terenu,
●
wysokości obiektów,
●
ekspozycji,
●
kąta padania promieni oraz zacienienia
Pomiaru można dokonać za pomocą stacji meteorologicznych
lub satelitów.
Można też dokonać oszacowania wartości nasłonecznienia w
oparciu o modele matematyczne oraz NMT, wykorzystując
potencjał analityczny systemów GIS.

15. Analiza potencjału solarnego
Odpowiednie opracowanie danych umożliwia stworzenie mapy
potencjału solarnego dla danego obszaru.
Następnie, można określić, jaki koszt i oszczędności wiążące się
z zainstalowaniem systemu solarnego na wybranym budynku
w mieście.

16. Sieci dystrybucji energii
Parametry sieci można ująć w postaci modelu sieciowego.
Model w połączeniu z bazą danych może posłużyć do:
●
symulowania bieżących parametrów sieci
●
planowania jej rozbudowy,
●
utrzymania (gromadzenie danych, naprawy)
●
monitoringu.

17. Rozbudowa sieci
Analiza potencjału biznesowego, uwzględniająca:
●
Przebieg odcinka
●
Długość odcinka
●
Koszt budowy
●
Potencjalnych
odbiorców
●
Zyski

18. Lokalizacja farmy wiatrowej
W energetyce wiatrowej systemy GIS są szeroko wykorzysty
wane podczas planowania inwestycji, w szczególności
w następujących etapach:
●
wybór optymalnej lokalizacji inwestycji,
●
analizy wietrzności,
●
analizy uwarunkowań środowiskowych i społecznych,
●
analizy aktualnych uwarunkowań w zakresie zagospodarowa
nia przestrzennego.

19. Analiza wietrzności
Wstępną analizę wietrzności można przeprowadzić stosując mo
del prędkości wiatru.

20. Realizacja projektu
farmy wiatrowej
Projekt farmy wiatrowej realizowany jest w oparciu o:
●
postanowienia miejscowego planu zagospodarowania
przestrzennego.
●
strategiczną ocenę oddziaływania na środowisko,
●
studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania
przestrzennego,
W przypadku braku MPZP wydawana jest decyzja o warunkach
zabudowy i zagospodarowania terenu, którą poprzedza:
●
konieczność uzyskania decyzji o uwarunkowaniach
środowiskowych
●
prognoza oddziaływania na środowisko i opracowania
ekofizjograficznego

21. Opracowania środowiskowe
Opracowania środowiskowe obejmują m.in.:
●
analizy oddziaływania na istniejące i projektowane obszary
NATURA 2000,
●
uwzględnienie korytarzy ekologicznych,
●
analizy padania cienia i
●
analizy emisji hałasu
●
wizualizację parku wiatrowego i analizę krajobrazową.

22. Przytoczone dalej przykłady opracowania na temat turbin
wiatrowych wykonano w oprogramowaniu typu GIS o nazwie
WindPRO.
Oprócz szeregu funkcji specjalistycznych związanych z
zagadnieniami energetycznymi, WindPRO posiada moduły pozwal
ające na zaawansowane analizy przestrzenne z zakresu:
●
produktywności pojedynczych elektrowni i farm wiatrowych
●
oddziaływania akustycznego dla różnych modeli turbin
●
emisji padania cienia turbin, z uwzględnieniem różnych wariantów
warunków pogodowych
●
widzialności turbin wiatrowych przez potencjalnych odbiorców
Wykorzystanie GIS

23. Mapa zacienienia
powodowanego przez turbiny

24. Mapa emisji hałasu
emitowanego przez turbiny

25. Mapa widoczności
turbin wiatrowych

26. Wizualizacja terenu

27. Podsumowanie (1)
Systemy GIS, jako szczególny przypadek systemów informacyjn
ych, stanowią bardzo elastyczne narzędzie do wykonywania an
aliz opartych na danych przestrzennych.
Ich uniwersalność uwidacznia się zwłaszcza w szerokim wachla
rzu zastosowań - od poszukiwania lokalizacji, poprzez planowan
ie i projektowanie aż do zarządzania i dystrybucji.
Narzędzia GIS sprawdzają się równie dobrze w energetyce kon
wencjonalnej jak i w eksploatacji źródeł odnawialnych takich jak
energia wiatrowa czy słoneczna.

28. Podsumowanie (2)
Można zaobserwować duży potencjał systemów GIS, zwłaszcza
w zastosowaniach pro-ekologicznych, nastawionych na czystą
energetykę, gdzie analiza korzystnej lokalizacji oparta jest
o bardzo wiele czynników środowiskowych i prawnych.
Technologie GIS dają możliwość udostępniania danych na
ogromną skalę za pośrednictwem Internetu. Wpływa to znacznie
na rozwój nowoczesnych technologii energetycznych na całym ś
wiecie ułatwiając decyzje inwestorom.

29. Dziękuję za uwagę
michal.bednarczyk@uwm.edu.pl
II konferencja naukowo-techniczna z serii SIECI I INSTALACJE PŁYNOWE
TECHNOLOGIE ENERGETYCZNE - PALIWA ODNAWIALNE I KONWENCJONALNE
PWSZ Ciechanów 28.04.2016