Энергия ветра: преимущества и недостатки. Ветреная ветряная энергетика
Доктор физико-математических наук Александр Соловьёв, Кирилл Дегтярёв (Научно-исследовательская лаборатория возобновляемых источников энергии географического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова).
Фото Игоря Константинова.
Промышленная ветровая электростанция, построенная в 1931 году в Крыму, спроектирована в ЦАГИ и была на тот момент крупнейшей в мире - её мощность 100 кВт. Во время Великой Отечественной войны она была разрушена.
Темпы роста установленных мощностей ветроэлектростанций.
Рост установленных мощностей ветроэлектростанций по ключевым регионам. Источник: Global Wind Energy Council.
Высота некоторых ветрогенераторов достигает сотен метров. На фото: установка одной из турбин ветропарка Медвежья Гора (Bear Moun-tain) в провинции Британская Колумбия в Канаде. Одна такая ветроустановка обеспечивает электроэнергией 300 домохозяйств.
Оффшорный ветропарк в Дании близ Копенгагена. Размещение ветрогенераторов в море - неплохое решение проблемы нехватки площадей для строительства мощных ветроэлектростанций. Кроме того, благодаря морскому бризу ветряки работают 97% времени.
Уровень шума от различных источников. Источник: Ермоленко Б. В., Ермоленко Г. В., Рыженков М. А. Экологические аспекты ветроэнергетики // Теплоэнергетика, 2011, № 11.
Годовая оценка смертности птиц в Европе. Источник: European Wind Energy Association, 2010.
Ветер относят к возобновляемым, или альтернативным, источникам энергии. Его преимущества очевидны: ветер дует всегда и везде, его не надо «добывать». Общие запасы энергии ветра в мире оценены в 170 трлн кВт·ч, или 170 тыс. тераватт-часов (ТВт·ч), в год, что в восемь раз превышает нынешнее мировое потребление электроэнергии. То есть теоретически всё электроснабжение в мире можно было бы обеспечить исключительно за счёт энергии ветра. А если вспомнить, что её использование не загрязняет атмосферу, гидросферу и почву, то этот источник энергии и вовсе кажется идеальным. Но, увы, всё имеет оборотную сторону, и ветроэнергетика не исключение.
Использование энергии ветра - давняя история: сколько лет ветряным мельницам и парусным судам? Да и ветроэлектростанции начали строить ещё в начале прошлого века. Следует отметить, что одним из лидеров в этой области в 1930-1950-е годы был Советский Союз. В далёком 1931 году в Крыму, около Балаклавы, была введена в эксплуатацию ветроэлектростанция, которая работала до 1941 года. Во время боёв за Севастополь она была полностью разрушена. Опорную конструкцию ветродвигателя (мачту) построили по проекту Владимира Григорьевича Шухова. Ветроагрегат с колесом диаметром 30 м и генератором в 100 кВт был на тот период самым мощным в мире. Ветроагрегаты в Дании и Германии того времени имели диаметр колеса до 24 м, а их мощность не превышала 50-70 кВт.
В 1950-1955 годах в СССР производилось 9000 ветроустановок в год. Во время освоения целины в Казахстане была построена первая многоагрегатная ветроэлектростанция, работавшая в паре с дизельным двигателем, общей мощностью 400 кВт, ставшая прообразом современных европейских ветропарков и систем «ветро-дизель». Интересный факт приводится в автобиографической трилогии чукотского писателя Юрия Рытхэу «Время таяния снегов». В его родном стойбище Улак электрическое освещение появилось в конце 1930-х годов именно благодаря ветродвигателю, который обеспечивал электроэнергией и соседнюю полярную станцию.
Тем не менее активное развитие ветро-энергетики в мире началось лишь в 70-е годы прошлого столетия. Предпосылками к нему стали обострившиеся экологические проблемы (загрязнение атмосферы из-за работы ТЭС, кислотные дожди и т.д.) в сочетании с ростом цен на нефть и желанием ослабить зависимость западных стран от поставок углеводородов из СССР и стран третьего мира. Нефтяной кризис 1973-1974 годов дал дополнительный стимул ветроэнергетике и вывел вопрос о её развитии на государственно-политический уровень.
Тем не менее отношение к ветроэнергетике было (и остаётся) неоднозначным, - наряду с энтузиазмом присутствовали скепсис и недовольство, в том числе, как ни странно, связанные с экологическими аспектами. Вот один из примеров того, что писала по этому поводу зарубежная пресса в 1994 году: «Возникают и неприятные парадоксальные ситуации, когда люди недовольны строительством ветровых станций и часто блокируют их именно из экологических соображений - группы станций создают шумовое и визуальное загрязнение местности».
Подобные претензии к ветроустановкам звучали, например, в Нидерландах, где ветростанции, по мнению общественности, нарушали традиционный облик территории, да и размещать тысячи турбин в стране с высокой плотностью населения, по мнению критиков, негде.
С тех пор общая установленная мощность ветроэлектростанций в мире выросла в 60-75 раз. Появились огромные конструкции, поднятые на высоту в сотни метров. Мощности отдельных ветрогенераторов достигают нескольких мегаватт, гигаваттные ветропарки сопоставимы с крупнейшими объектами «традиционной» энергетики - тепловой, атомной и гидроэнергетики.
В 2012 году установленная мощность ветроэлектростанций в мире достигла 282 ГВт, что превышает суммарную мощность всех электростанций России и сопоставимо с мощностью всех АЭС на планете. Однако дают они только около 2,4% всей мировой электроэнергии, хотя в отдельных европейских странах, например в Дании или Испании, их доля приближается к 20%. То есть ветроэнергетика так и не стала преобладающей в общей системе выработки электроэнергии в мире. Да и на все остальные возобновляемые нетрадиционные источники энергии, включая энергию приливов и отливов, солнца, геотермальную энергию, пришлось всего 3,7%.
После нескольких десятилетий роста, мощной информационной и финансовой поддержки возобновляемой энергетики картина могла бы быть и более впечатляющей. Ведь в Европе и США производители «зелёной» энергии поддерживаются на государственном уровне. В частности, в портфеле энергосбытовых компаний должна быть обязательная доля энергии возобновляемых источников - только в этом случае гарантируется сбыт. К тому же во многих странах для производителей возобновляемой энергии действуют налоговые льготы. Между тем после бурного роста числа ветровых генераторов энергии в последние полтора десятилетия отмечается его некоторое замедление: в 2011-2012 годах темпы ввода в эксплуатацию установленных мощностей ветроэнергостанций были самыми низкими за последние 16 лет.
Особенно это заметно в Европе. Возможно, подобное замедление связано с разразившимся экономическим кризисом, но вероятна и другая причина - территориальные «ресурсы» Старого Света близки к исчерпанию, то есть ветроэнергоустановки в Европе уже просто негде строить. По данным агентства Bloomberg New Energy Finance, в 2012 году инвестиции в возобновляемую энергетику в мире в целом сократились на 11%, при этом они продолжали расти в азиатских странах. Следует добавить, что 15 лет назад более половины всех ветроэнергетических мощностей мира приходилось на США, затем резко вырвалась вперёд Европа, и в последние годы лидерство захватил Китай.
Хорошо, да недёшево
Ветроэлектростанции явно отстают от АЭС и ГЭС по коэффициенту использования установленной мощности. Если для АЭС он составляет 84%, для ГЭС - 42%, то для ветроэлектростанций - лишь 20%, что обусловлено характером самого источника энергии: ветер дует с достаточной силой далеко не всегда. То есть ветроэлектростанции в 2-4 раза менее продуктивны, чем электростанции традиционных типов, и для получения такого же количества электроэнергии их надо построить в 2-4 раза больше. Это дополнительные площади и материалы, а значит, больший экологический ущерб (в чём бы он ни заключался) в пересчёте на киловатт произведённой электроэнергии.
По информации Российской ассоциации ветроиндустрии (РАВИ), металлоёмкость современного ветрогенератора мощностью 3 МВт достигает 350 тонн. Если ТЭС в 1 ГВт требует площади порядка нескольких гектаров, то под ветропарк такой же мощности приходится отводить уже тысячи гектаров. И хотя на территории ветропарка можно вести и другую хозяйственную деятельность и даже жить, в действие вступают отношения собственности - требуется выкуп либо аренда большого участка земли.
Стоимость строительства ветроэлектростанции порядка 1500-2000 долларов на 1 кВт установленной мощности, что сопоставимо с затратами на строительство АЭС и в несколько раз выше инвестиционных затрат на строительство ТЭС. Агрегаты высокой мощности - с большой высотой мачты и большим диаметром лопастей, работающие в условиях сильных ветров и морозов, нуждаются в повышенной надёжности, а значит, требуют дополнительных затрат на строительство и обслуживание.
Себестоимость 1 кВт электроэнергии, производимой на ветроэлектростанции, тоже в реальности не равна нулю. Европейский опыт показывает, что суммарные эксплуатационные издержки 0,6-1 евроцент на 1 кВт·ч, а для машин со сроком эксплуатации выше 10 лет издержки возрастают до 1,5-2 евроцента на 1 кВт·ч. Соответственно это 24-40 и 60-80 копеек на 1 кВт·ч. Для сравнения, затраты на выработку 1 кВт·ч на ГЭС и АЭС - порядка нескольких копеек, на ТЭС - при нынешнем уровне цен на углеводороды - около 1 руб./кВт·ч.
Так что о «возобновляемости» тех или иных источников энергии приходится говорить с большой долей условности. Ведь на создание энергетических объектов, использующих эти источники, приходится тратить невозобновляемые материалы (в частности, металлы), добыча и обработка которых далеко не всегда экологически безупречны.
Что касается развития крупномасштабной ветроэнергетики, то оно тормозится прежде всего из-за упомянутых выше высокой металлоёмкости, сложности конструкций ветроэнергоустановок, потребности в больших площадях, низкой продуктивности и недостаточной стабильности работы. Кроме того, под угрозой могут оказаться такие стимулы развития ветроэнергетики, как исчерпание запасов углеводородного сырья и антропогенное потепление климата. Есть много данных, что запасы углеводородов велики, а роль человека в глобальном изменении климата, да и само изменение климата - вопросы дискуссионные.
Тем не менее ветер, как и другие альтернативные источники возобновляемой энергии, остаётся относительно перспективным. Правда, по прогнозам специалистов, в ближайшие десятилетия «первую скрипку» в мировой альтернативной энергетике начнёт играть солнечная, а не ветряная энергия. Преимущества солнечной энергетики понятны - это в перспективе более компактные и менее материалоёмкие системы, а солнце - относительно стабильный и предсказуемый источник энергии.
Ветряками - по экологии?
Экологи предъявляют немало претензий к ветроэнергетике. Это создаваемые при работе лопастей шум, инфразвуковые колебания и вибрации, отрицательно действующие на людей, технику и животных. Ветряки не просто нарушают привычные, милые глазу пейзажи, огромные вращающиеся лопасти воздействуют на психику человека. В районе ветропарков перестают селиться животные и птицы. Есть риски, связанные с отрывом лопастей и другими авариями на крупных ветроэлектростанциях. Кроме того, при работе множества ветрогенераторов на больших площадях возможно локальное снижение силы и изменение конфигурации ветров. Дополнительную проблему создаёт необходимость утилизации лопастей, исчерпавших свой ресурс.
Какие из этих недостатков и рисков мнимые и какие реальные, подсказывает двадцатилетний опыт использования энергии ветра в густонаселённой Европе. Так, не подтверждаются опасения, связанные с инфразвуком и работой лопастей, - об этом говорят проведённые оценки уровня шума и смертности птиц, из которых видно, что шум на расстоянии 350 м от ветростанции лишь чуть превышает фоновый. А количество птиц, погибших от столкновения с ветряками, в три с половиной тысячи раз меньше, чем, например, от встречи с кошками.
Конечно, в подобных оценках есть нюанс: многое зависит от числа ветроэлектростанций. При существующем количестве ущерб действительно минимален, но что произойдёт, если ветроагрегатов станет значительно больше?
Кроме того, при сравнительной оценке количества гибнущих птиц надо учитывать, о каких видах идёт речь. Кошки охотятся на воробьиных, а при столкновениях с ветроэлектростанциями на достаточно больших высотах могут гибнуть более редкие и ценные виды пернатых. Не следует сбрасывать со счетов и нарушение миграционных маршрутов птиц.
Тем не менее суммарный экологический ущерб от ветроэнергетики существенно ниже по сравнению с «традиционными» способами генерации энергии. В Европе внешний негативный социально-экологический эффект на 1 кВт·ч произведённой электроэнергии оценён в 0,15 цента для ветроэнергетики, 1,1 цента - для газовых ТЭС и 2,5 цента - для угольных.
Исключение составляет проблема утилизации лопастей ветрогенераторов, выполненных из композитных материалов. Дело в том, что срок службы лопастей 20-25 лет и первые из построенных уже близки к выработке ресурса. Особо остро с этой проблемой придётся столкнуться уже в 2020 году, когда общая масса отработанных лопастей в мире составит 50 000 тонн, а к 2035 году вырастет до 200 000 тонн.
На данный момент используются два основных способа утилизации лопастей, сделанных из стеклопластика: механический и термический. Первый метод предполагает механическое измельчение волокон и гранул, составляющих композитный материал лопастей, которые затем используют в качестве сырья для производства низкосортной продукции. Однако в большинстве случаев выработавшие ресурс турбины подвергают термической обработке, то есть сжигают. Это явно «антиэкологичный» способ утилизации, который тем более абсурдно выглядит на фоне заявлений об «экологически чистой» ветроэнергетике. При этом зольность сжигаемой массы (доля негорючего неорганического остатка в общей массе материала) около 60% и образующаяся зола требует захоронения.
Специалисты РХТУ им. Д. И. Менделеева считают, что для переработки лопастей более перспективен пиролиз (нагревание без доступа кислорода при 500°С). Полученные вещества (пиролизат) можно использовать для производства пеностекла и стеклоблоков, а образующийся при пиролизе газ сжигать для получения электроэнергии.
Российские перспективы
В настоящее время суммарные установленные мощности ветроэнергоустановок в России не превышают нескольких десятков мегаватт, а доля ветроэнергетики в общем объёме производства электроэнергии ничтожна. В то же время реализуются несколько крупных проектов, прежде всего в степных районах юга страны и прибрежных зонах. Вероятно, в ближайшие годы ситуация с ветроэнергетикой может заметно измениться.
Большие пространства, сравнительно низкая плотность населения и хозяйственных объектов существенно снижают экологические риски работы ВЭС в России по сравнению с европейскими странами. Одновременно большие расстояния и слабо развитая транспортная инфраструктура затрудняют развитие ветроэнергетики и создают дополнительные трудности в обслуживании ветроагрегатов и ветростанций.
Другая, достаточно очевидная причина слабого развития ветроэнергетики в России - наличие больших запасов углеводородов, более дешёвого энергетического сырья. Как упоминалось выше, открытие и разработка крупных месторождений нефти и газа лишили СССР, который был когда-то одним из мировых лидеров в ветроэнергетике, стимулов развития в этой области. Тем не менее расхожее мнение, что нам не нужна альтернативная энергетика (и ветроэнергетика, в частности), не имеет под собой оснований. Нефтегазовое изобилие нашей страны не стоит преувеличивать, а нынешний уровень энерговооружённости недостаточен для полноценного социально-экономического развития, что требует поиска новых источников энергии. Российские потребители сталкиваются с дороговизной подключения к энергосетям, и для них выгоднее использовать местные возобновляемые ресурсы, в том числе энергию ветра. Кроме того, более 70% территории нашей страны, на которой проживает около 20 млн человек, находится вне системы централизованного энергоснабжения.
Нельзя сбрасывать со счетов, что наша страна обладает самым большим в мире ветроэнергетическим потенциалом - порядка 40 млрд кВт·ч электроэнергии в год. А это значит, что эксплуатация крупных и особенно малых ветроэнергоустановок на огромных российских пространствах могла бы быть эффективней. Районы Российского Севера, и в частности Обская губа, Кольский полуостров, бо́льшая часть прибрежной полосы Дальнего Востока, по мировой классификации относятся к самым ветреным зонам. Среднегодовая скорость ветра на высотах 50-100 м, для которых производятся современные ветроагрегаты, составляет 11-12 м/с, что вдвое превышает так называемый экономический порог ветроэнергетики, связанный с окупаемостью ВЭС.
Использование энергии ветра - одно из перспективных направлений современной энергетики. Последние годы наблюдается массовое увеличение размеров и количества ветропарков во всех прогрессивных странах мира. «Ветряки» становятся выше, а их лопасти длиннее и легче, что позволяет им работать даже при небольшой силе ветра. Сооружения устанавливаются повсеместно: в лесах, полях, на побережьях, в прибрежных водах морей и океанов (оффшорные парки). Даже в густонаселенных мегаполисах архитекторы умудряются внедрить ветрогенераторы в конструкции небоскребов, переведя их на частичное самообеспечение.
Для координации усилий и быстрого реагирования на изменения запросов рынка ветровой энергии создана международная некоммерческая организация WWEA (World Wind Energy Association) со штаб-квартирой в Германии. Сегодня ассоциация объединяет интересы более чем сотни стран-участниц. Задачей WWEA является постоянный мониторинг потребностей и предложений в области возобновляемой энергетики, проведение исследований и предоставление консультаций заинтересованному сообществу.
Ассоциация отслеживает развитие ветроэнергетической отрасли во всех странах и составляет рейтинг ведущих потребителей и поставщиков соответствующего оборудования. В соответствии с информацией, опубликованной на сайте организации 10 февраля 2016 года, лидерами в использовании альтернативной энергетики является следующая десятка стран.
Десять стран с самой развитой ветроэнергетикой в 2015 году
Китай. Суммарная выработка электроэнергии в ветропарках Китая в конце 2015 года приблизилась к 150 ГВт. При этом страна является относительно новым игроком на рынке ветроэнергетики. Но темпы роста промышленности диктуют свои условия, поэтому в ближайшие годы планируется дальнейшее наращивание ветроэнергетического потенциала страны. Заявленная страной цифра потребления ветровой энергии к 2020 году составляет 200 ГВт, однако, судя по ежегодному приросту 25-28%, этот срок наступит раньше.
США. Развитие альтернативной энергетики, в том числе - ветровой, в Соединенных Штатах - постоянный, планомерный процесс. К началу 2016 года суммарная мощность американских ветропарков оценена в 74,35 ГВт. В силу довольно жесткой регуляторной политики, проводимой властями в энергетической области, в стране не наблюдается ярко выраженного бума строительства «ветряков», однако страна продолжает уверенно удерживать второе место.
Германия является традиционным лидером в производстве ветровых турбин. Все самое инновационное оборудование в этой отрасли производится здесь. Общая мощность собственных ветроэлектростанций Германии - на текущий момент - 45,2 ГВт, что составляет около трети суммарной производительности ветропарков всего Евросоюза. Прирост доли энергии, вырабатываемой «ветряками» в стране в 2015 году составил почти 10%.
Испания занимает 4-е место в рейтинге стран с самой развитой ветроэнергетикой. В условиях угнетенного состояния экономики и нехватки собственных природных ресурсов альтернативные виды энергии являются стратегическим направлением развития страны. Суммарная мощность ветроэлектростанций страны составляет порядка 23 ГВт. В соответствии с данными WWEA за 2015 год в стране не наблюдалось существенного прироста доли энергии, вырабатываемой «ветряками».
Индия , переживающая бурный рост промышленности, одновременно с этим испытает острую нехватку энергетических ресурсов. Жесткий дефицит традиционных источников в значительной степени сформировал взгляды государства на альтернативные виды получения энергии. Сегодня индийские ветропарки находятся на 5-м месте в мире по суммарной мощности с показателем, приближающимся к 25 ГВт. За 2015 год прирост доли ветровой энергии в стране составил около 10%.
Развитие ветроэнергетики в таких странах ЕС, как Великобритания , Италия, Франция связано, в первую очередь, с постепенным отказом от использования атомной энергии. Страны не только занимаются активным строительством ветропарков, но также являются ведущими разработчиками и производителями турбинного оборудования, наряду с Германией. По состоянию на конец 2015 года мощности ветропарков составляют: Британия - 13,6 ГВт, Франция - 10,3 ГВт, Италия - 8,95 ГВт.
Власти Канады способствуют внедрению альтернативных источников энергии путем предоставления льгот на установку и модернизацию соответствующего оборудования. Одни из передовых в этом отношении - штаты Онтарио и Новая Шотландия. На сегодняшний день суммарная мощность ветрогенерационных парков Канады составляет 11,2 ГВт, а прирост мощности в сравнении с 2014 годом составил 15,6%.
В Бразилии ветропарки уже несколько лет являются неотъемлемой частью энергетической системы, наряду с солнечными станциями. Закупка электроэнергии государством производится путем проведения открытых аукционов, результаты которых подтверждают конкурентоспособность энергии, вырабатываемой «ветряками». Средняя стоимость киловатт-часа электричества для потребителя в Бразилии составляет порядка 0,05 доллара. В течение 2015 года страна показала абсолютный мировой рекорд по приросту ветроэнергетических мощностей, который составил 46,2%! Сегодня суммарная мощность ветроэлектростанций Бразилии составляет 8,7 ГВт.
Дания. В силу своих небольших размеров страна не может конкурировать по общему количеству производимой «ветряками» энергии с такими гигантами как Китай и США. Общая мощность ветропарков Дании составляет 5 ГВт, поэтому в первую десятку рейтинга она не входит. Однако при пересчете количества киловатт ветровой энергии на душу населения, Дания является несомненным мировым лидером. Сегодня доля ветроэнергетики в общем энергетическом «котле» страны приближается к 30%, а к 2020 году планируется довести этот показатель до 50%. Также власти страны обнародовали программу, в соответствии с которой к 2050 году страна откажется от использования традиционных энергоресурсов полностью.
Самые мощные ветропарки в мире
Приведенные выше цифры показывают, что сегодня ветровая энергетика уже занимает значительную часть энергетической отрасли во всем мире. При этом в перспективе доля электроэнергии, вырабатываемой «ветряками» будет постоянно расти. В настоящее время крупнейшими поставщиками электроэнергии являются следующие ветропарки:
- Ветропарк Alta Wind, Калифорния, США, производящий 1,55 ГВт чистой электроэнергии. Комплекс продолжает развиваться и уже к 2040 году планируется прирост его мощности до 4,0 ГВт;
- ветроэнергетический комплекс Ganzu, расположенный на западе Китая и состоящий из нескольких крупных ветропарков, суммарная производительность которых составляет более 5 ГВт. В соответствии с планом развития, к 2020 году планируется наращивание мощностей до 20,0 ГВт;
- Британский оффшорный массив London Array, расположенный дельте Темзы, - крупнейший проект такого рода. В настоящее время ветропарк на воде генерирует 0,63 ГВт электроэнергии. Суммарное количество электроэнергии, вырабатываемое всеми оффшорными ветроэлектростанциями Британии, составляет 3,6 ГВт. Предполагается, что к 2020 году этот показатель будет составлять 18,0 ГВт;
- крупнейший ветропарк Индии, Jaisalmer, генерирующий более 1 ГВт электроэнергии. Владелец ветропарка, компания Suzlon Energy, также является и производителем оборудования, занимающая на мировом рынке ветровых турбин около 7%.
Основные игроки на рынке ветрогенерационного оборудования в 2015 году
До недавнего времени лидерами в производстве «ветряков» считались европейские страны Германия и Дания, а также Соединенные Штаты Америки. Наиболее востребованные ветрогенерационные установки выпускались под марками Vestas (Дания) и Enercon (Германия). Эти компании занимаются выпуском турбин мощностью от 0,8 до 7,5 МВт. Американские ветрогенераторы General Electric имеют максимальную мощность 3,6 МВт.
В последний год рекордную прибыль показали китайские производители. В частности, чистая прибыль компании Goldwind за 2015 год выросла почти на 56%, достигнув показателя 436 млн. USD. Общая мощность реализованных за год ветрогенераторов Goldwind составляет 7,8 ГВт. Однако утверждать, что традиционному доминированию Vestas и GE на мировом рынке положен конец нельзя, так как своим блестящим результатам Goldwind обязан, прежде всего, внутреннему рынку Китая.
Общая мощность установленных турбин Vestas в 2015 году составила 7,3 ГВт. Для американцев GE этот показатель равен 5,9 ГВт. Немецкий производитель Enercon занимает в рейтинге четвертое место. Помимо Goldwind в десятку крупнейших производителей «ветряков» в 2015 году вошли еще 4 компании из Китая.
Ветроэнергетика России
Возможности России в генерации ветровой энергии (которые в настоящее время практически не используются) оцениваются в 30% от общего электроэнергетического потенциала страны. Суммарный показатель мощности ветропарков России, который планируется достигнуть к 2020 году составляет 3 ГВт.
В настоящее время крупнейшие ветропарки России расположены в Крыму (общей мощностью около 60 МВт), в Калининградской области (5 МВт), на Чукотке и в Башкортостане (по 2,2 МВт). В различной степени готовности находятся проекты ветроэлектростанций мощностью от 30 до 70 МВт в Ленинградской, Калининградской областях, в Краснодарском крае, в Карелии, на Алтае и Камчатке.
В самом ближайшем будущем планируется строительство ветропарка мощностью 35 МВт в Ульяновске. В июне 2016 года Российская ассоциация ветроиндустрии планирует провести конкурс проектов ветропарков суммарной мощностью 1,6 ГВт.
Отрицательные стороны ветроэнергетики
Сегодня никто не сомневается, что ветроэнергетика - один из наиболее перспективных видов получения «чистой», «зеленой» энергии. Помимо сокращения выбросов углекислого газа, который является обязательным атрибутом «традиционных» ТЭС и ТЭЦ, использование «ветряков» позволяет добиться значительного снижения электроэнергии для потребителя, а период окупаемости оборудования составляет 7-8 лет.
Однако у ветровой энергетики есть и отрицательные стороны. В первую очередь - это зависимость от силы ветра, в результате чего поступления сгенерированного электричества в общую сеть происходят неравномерно. Поэтому полностью отказаться от использования традиционных ГЭС и ТЭС на данном этапе развития альтернативной энергетики не представляется возможным, так как они необходимы для стабилизации работы сетей.
Вторым отрицательным фактором является то, что география возможного расположения «ветряков» очень часто не совпадает с географией потребителей. Данная проблема решается путем реконструкции или полного перекроя энергосистемы, что, в свою очередь связано со значительными временными и финансовыми затратами.
Кроме этого необходимо сказать и о том, что мощные ветропарки также оказывают воздействие на окружающую среду: нагревают почву и влияют на микроклимат. Исследования, проведенные в США, показали, что прирост среднесуточной температуры на территории крупной ветрогенерационной станции за 9 лет составил 0,72 градуса Цельсия. При этом ученые связывают такой температурный скачок с тем, что в период проведения исследований с 2003 по 2011 годы, количество «ветряков» на станции возросло с 111 до 2358 штук. По их мнению, при стабильном количестве установок прирост температуры также должен замедлится.
Январь 10, 2017 / Ольга Шейдина, Редактор
Несмотря на всю кажущуюся благополучность, развитие потребительской цивилизации в современном виде завершается. Такого бездумного и агрессивного поведения не выдержит ни экология, ни сам человек. Об этом уже во весь голос «заявила» мировая геополитическая обстановка. Даже борьба за энергетические ресурсы стала блеклой на фоне тотальной нехватки натуральных продуктов питания и воды. И, к сожалению, для миродержцев, запасы нефти и газа, скорее всего, уже заканчиваются. Ученые прилагают максимум усилий для поиска альтернативных источников энергии. Особое внимание уделено
Сентябрь 13, 2016 / Ольга Шейдина, Редактор
В первой части повествуется о том, как наши предки использовали силу ветра, как смогли при помощи него получать электроэнергию. В настоящее время ветряная энергетика успешно развивается во многих странах. Для успешного функционирования ВЭС важно правильно найти местность, которое характеризуется постоянными ветряными потоками, обладающими достаточной силой. Также в первой части были перечислены преимущества ветряной энергетики, среди которых выделяются возобновляемость, экологичность, безопасность и для природы и для здоровья человека, низкая стоимость.
Недостатки ВЭС
Однако наряду с преимуществами
Сентябрь 06, 2016 / Ольга Шейдина, Редактор
Объяснить значение слова «ветер» большинство современных людей смогут только на бытовом уровне, совершенно не углубляясь в его физические характеристики, поскольку это сложно для непосвященных в секреты сложнейшей отрасли «физика». Однако многие в последние годы уже заметили, что слово «ветер» сопровождается еще и экономическим толкованием, поскольку это природное явление позволяет получать возобновляемую энергию, которая к тому же имеет и невысокую стоимость. Ветроэнергетика способна успешно конкурировать и с другими разновидностями возобновляемой энергии, к которым относятся энергия солнца
Август 16, 2016 / Ольга Шейдина, Редактор
В настоящее время отношение к ветроэнергетике и подходы к ее использованию стали претерпевать изменения, при этом специалисты акцентируют внимание, что все они направлены исключительно в лучшую сторону. Альтернативная энергия, в качестве которой выступает ветроэнергетика, увеличивает мощности, заметно опережая другие энергетические отрасли. Данные утверждения подкрепляются фактами, содержащимися в отчетах Европейской ассоциации ветроэнергетики.
За последние два года количество ветроустановок увеличилось более, чем на 6%.
Ветроэнергетика –альтернативная энергия, ее перспективы
В настоящее время в странах Европейского Союза количество
Май 19, 2016 / Ольга Шейдина, Редактор
Ветряные генераторы – устройства, которые молниеносно приобретают широкую популярность. В первой части были перечислены недостатки и преимущества ветрогенераторов с горизонтальным и вертикальным расположением оси. Ветряные генераторы являются успешным примером применения возобновляемых источников электроэнергии.
Мультипликатор
Большее КПД удается получить при частоте вращения лопастей свыше 1000 оборотов в минуту, тогда как самое быстрое ветряное колесо способно самостоятельно развить скорость около 400 оборотов в минуту.
Специалисты, основываясь на этих непреложных фактах, оснастили ветрогенераторы специальными механизмами, способными увеличить коэффициент
Май 11, 2016 / Ольга Шейдина, Редактор
Энергетическая отрасль успешно развивается, находя новые источники получения электрической энергии. В последнее время акцент делается на активном использовании именно возобновляемых источников. С успехом можно было на протяжении нескольких последних лет наблюдать целое поле ветряков, способных вырабатывать электричество для нужд целого города. Но такими же ветряками можно обеспечить электроэнергией целенаправленно фермы, частные владения, а также автодороги, пешеходные дороги и уличные фонари.
Ветрогенераторы в России приобретают в последнее время особую популярность, поскольку в некоторых регионах страны применение
Февраль 09, 2016 / Ольга Шейдина, Редактор
Ветроэнергетика – изобретение современности, которое пока что для многих остается незнакомым. Многие убеждены, что для ее производства требуются огромнейшие ветротурбины, оснащенные тремя лопастями, расположенные на высоких холмах на удалении от населенных пунктов. На самом деле, освоение энергии, получаемой благодаря ветру, чрезвычайно разнообразно, и не замыкается только в использовании ветряных ферм.
Применение ветротурбин
Инженерная мысль настолько динамична, что порою очень сложно отслеживать все новшества, появляющиеся в энергетической области. Уже не удивляют автотранспортные средства, работающие на основе
Январь 12, 2016 / Ольга Шейдина, Редактор
Все этапы эволюции нынешней электроэнергии, произведенной только на основе ветра – это этапы, связанные с увеличением габаритов и мощности устройств для получения электрической энергии. На сегодняшний момент все ученые убеждены в том, что расходы на техническое переоснащение и стоимостное выражение производства электричества посредством ВИЭ непременно обязаны снижаться и в будущем, а затруднительность и высокая цена добывания ископаемого топлива только увеличиваться. В результате чего мировая цена электричества, которое получается за счет ветряных электростанций, будет значительно ниже
Октябрь 13, 2015 / Ольга Шейдина, Редактор
Ветряные электростанции – это установки, являющиеся альтернативными источниками электричества, не вредящие природе и имеющие красивый вид.
Многие на одиночный ветрогенератор говорят – «электростанция», но это – путаница в понятиях. На самом деле ветровой электростанцией называется группа ветрогенераторов, находящихся недалеко друг от друга. Их также называют ветряными фермами.
В состав наиболее крупных ферм могут входить 100 и более ветрогенераторов.
Их название говорит само за себя – для работы установок необходим ветер. Их монтируют там, где скорость
Март 19, 2015 / Ольга Шейдина, Редактор
В начале 90-х годов прошлого века в Дании установили первую вне береговую электрическую систему по использованию энергии ветра. Перспективность данного направления развития энергетики побудило Датское энергетическое агентство в 1997 году разработать новую программу по созданию целого комплекса морских ветрогенераторов.
Через десять лет датчане пересмотрели планы в сторону корректировки мощности систем, которая достигла 4,6 МВт, что перекрывает внутреннее потребление страны. Работа на внешний рынок позволила начать активное строительство современных ветрогенераторов мощностью до 450 КВт, на удалении
Декабрь 23, 2014 / Ольга Шейдина, Редактор
Строительство оффшорных электростанций ведется в тех регионах, где очень высокий средний показатель скорости ветра за год. От этого зависит эффективность таких энергетических объектов.
Сегодня альтернативные источники энергии все больше пользуются популярностью во всем мире. Ветроустановки сегодня доказали свою эффективность и рентабельность при производстве электрической энергии в Голландии и Германии, которые уже не одно десятилетие используют энергию ветра для производства электроэнергии.
Ноябрь 25, 2014 / Ольга Шейдина, Редактор
В мире постоянно ищут альтернативные источники добычи электроэнергии. Одним из таких источников стало использование кинетической энергии потока ветра, которое получило название ветроэнергетика. Преимущество этого вида добычи в том, что энергия ветра - возобновляемый ресурс и относится к энергии Солнца.
Это один из старинных способов выработки энергии. В исторических документах первые упоминания сводятся к тому, что начиная с 200 лет до нашей эры люди стали использовать ветер для перемалывания зерна. Также к развитию ветроэнергетики можно отнести
Сентябрь 30, 2014 / Ольга Шейдина, Редактор
На сегодняшний день энергия ветряной стихии стала очень популярной среди других источников. Она свободно конкурирует с ними и постоянно улучшает свое качество, обеспечивая потребности населения с каждым годом все эффективнее. Особенно позитивные изменения произошли при открытии специальных плавающих турбин, работающих при помощи ветра. Первым ученым, который выдвинул данную гипотезу, был профессор У. Иеронимус, работающий в Университете Массачусетса. Идея была воплощена в жизнь через создания первой такой ветряной электростанции на море Италии в 2008 году. Она
Сентябрь 01, 2014 / Ольга Шейдина, Редактор
Ветроэнергетика (англ. wind power) является одним из «подразделений» альтернативной энергетики, подразумевающим разработку средств, а также способов, направленных на превращение ветровой энергии в электро-, тепло-, либо механическую энергию.
Достоинства у ветроэнергетики те же, что и у всех остальных отраслей альтернативной энергетики. К ним относятся небольшие затраты на содержание специальных приспособлений, возобновляемость, экологичность. Что касается минусов, к ним можно отнести, к примеру, шум. Ветроустановку и жилой дом должно разделять не менее, чем триста метров. Что касается внешнего
Июнь 03, 2014 / Ольга Шейдина, Редактор
Патрик Виллемс, ведущий Программы IFC по внедрению возобновляемой энергетики на территории России рассказал об экономической эффективности проектов ВИЭ на Дальнем Востоке, об их значении для всей страны. По информационным агентствам в конце февраля прошла новость, что ОАО «РАО Энергосистемы Востока» заключило договор с Хабаровским краем. Такие соглашения ранее были подписаны с Приморьем, Якутией и Камчатским краем.
Договора подписываются под прикрытием программы «РАО Энергосистемы Востока» по возведению объектов возобновляемой энергетики. Ведущие эксперты отрасли утверждают, что конкретно
Март 24, 2014 / Ольга Шейдина, Редактор
Место под солнцем. Обычно гелиоустановки располагают на крышах и фасадах экодомов, смотрящих на юг, юго-запад или юго-восток. У проектировщиков есть понятие – энергетическая крыша. Оптимальная направленность зависит от рельефа местности, климата, характера затененности и т.д. Площадь ограждающих конструкций южной, западной и восточной направленности, кроме окон, в принципе, может быть полностью заполнена гелиоприемниками. Их можно устанавливать и неподвижно, и на трансформируемых и подвижных платформах, которые позволяют менять их конфигурацию и ориентацию в зависимости от местоположения Солнца.
Январь 07, 2014 / Ольга Шейдина, Редактор
Итак, продолжаем рассматривать положительные и отрицательные стороны ветроэнергетики для экономики в целом и для простого населения. Развитие ветроэнергетики в Германии сегодня идет по пути гигантомании. Башни строят все выше и выше, с лопастями все больше и больше. Природе наносится все больший ущерб, а для обычных людей создается все больше неудобств, и людям приходится жить рядом с этими «монстрами». На самом ли деле так хороши современные ВЭУ, предлагаемые производителями «зеленой энергии», которые вроде бы и берегут
Январь 06, 2014 / Ольга Шейдина, Редактор
Ветряные двигатели пропеллерного типа горизонтального вращения по праву сегодня считаются самыми эффективными ветряными двигателями. Именно они применяются в широкомасштабном производстве ветроэнергетических установок по всему миру. На самом деле, коэффициент использования ветряного потока этих ветряных двигателей намного выше, чем у ветряных двигателей вертикального вращения любых модификаций и типов.
Для изготовления ВЭУ нет сомнений в грамотности выбранного типа ветряных двигателей ни у производителей ВЭУ, ни у экспертов по ветроэнергетике. Но являются ли выпускаемые сегодня ВЭУ продукцией 21
Декабрь 17, 2013 / Ольга Шейдина, Редактор
В современной мировой ситуации обостряются противоречия между главными участниками рынка. Взаимоотношения между транзитерами, производителями и потребителями энергетических ресурсов, сложившиеся в конце ХХ века, уходят в прошлое. Имеющиеся механизмы регулирования энергетического мирового рынка работают все хуже, конкуренция между потребителями обостряется.
Основными потребителями энергетических ресурсов являются развивающиеся страны Азии и высокоразвитые державы, основной объем мировых запасов углеводородного сырья находится в относительно небольшой группе стран с переходной экономикой и развивающихся стран. Крупные потребители, например, ЕС, США и Китай
Сентябрь 18, 2013 / Ольга Шейдина, Редактор
Инвестирование финансовых средств в ветроэнергетику становится по всему миру популярным, увеличивается количество проектов по созданию ветропарков в России. На форуме «Атомэкспо-2012» озвучено, что к середине 2012 года в России уже существовало проектов ветряных электростанций общей мощностью 10 Гигаватт.
Курганская ВЭС
Это один из самых поздних проектов. План возведения самого крупного ветропарка в России – в Курганской области рядом со степями Казахстана. Мощность ветряного парка должна составить 50 МВт. Сегодня ведутся необходимые измерения данных ветра, а
Февраль 27, 2013 / Ольга Шейдина, Редактор
Конечно, если есть возможность, то можно заказать или изготовить отдельные части ветрогенератора, учитывая надежность и минимальный вес. Но это неоправданно, поскольку, например, если лопасти будут сделаны из стеклопластика, то они будут прочные и очень легкие, но если они все-таки сломаются, то в походных условиях они ремонту подлежать не будут, а металл только прогнется, после чего его можно будет выпрямить. То же самое можно сказать о других частях. В полевых условиях самым главным является ремонтопригодность и
Февраль 26, 2013 / Ольга Шейдина, Редактор
Для чего нужен такой слабый походный ветрогенератор? Ответ – для обеспечения себя некоторым количеством энергии для освещения в автономных условиях, для питания и зарядки портативной электроники (телефон, фонари, радио и т.д.).
Высчитав потребности в электроэнергии в сутки в подобных условиях (35-60 ватт в сутки), были предприняты усилия для поиска девайса, который бы мог давать стабильно это количество энергии. Перебрано множество доступных и простых вариантов, и ветрогенератор оказался наиболее доступным, простым и надежным вариантом.
Изначально были
Февраль 05, 2013 / Ольга Шейдина, Редактор
Уже прошло 10 лет с тех пор как компания Siemens не стала заниматься развитием ядерной энергетики, а стала развивать отрасль ветроэнергетики. Почему было принято именно такое решение? Неужели Siemens считает, что у ядерной энергетики нет будущего?
Нет, это не так, но все же Siemens хочет заниматься развитием экологических технологий. У компании Siemens имеется большое «зеленое» портфолио. Так в 2011 году стоимость всех экологических проектов компании Siemens составило 29,9 млд. Евро, и огромная часть всех этих
Январь 31, 2013 / Ольга Шейдина, Редактор
Всем известна важность птиц для равновесия экосистем. Но пернатые не менее важны и для сельского хозяйства. Без уничтожения комаров и сельхозвредителей, являющихся переносчиками лихорадки Денге, положение с производством в области пищевой индустрии и со здоровьем населения в целом было бы гораздо хуже.
Еще в 1980- ходах высказывались опасения, что ветряки наносят невероятный урон популяции птиц. К сожалению, прогресс ветряных турбин усугубил данные опасения. В 80-х годах размах лопастей ветряка средних размеров составлял 15 м, а
Декабрь 28, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
История применения энергии ветра человеком идет из глубокой древности. Самые первые упоминания об этом возникли около 1000 лет до нашей эры. Считается, что история ветряных мельниц западных стран ведется с первого документального возникновения датской или европейской ветряной мельницы в 1180 году в Нормандии. Скорее всего, что ветряные мельницы попали в Европу из Персии через средиземноморские страны.
Самым известным ранним типом данного устройства является персидская мельница, которая представляла собой элементарное устройство с вертикальным ротором. В Западной
Декабрь 27, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Продолжаем рассматривать возможности обустройства автономного электроснабжения частного дома. Применение преобразователей постоянного напряжения в напряжение переменное – инверторов для питания сети переменным током - доставляет больше проблем, чем пользы. Это объясняется тем, что инверторы, выпускаемые сейчас, выполнены с увеличением напряжения с 12/24 до 220 вольт. Поэтому сохранять энергию придется только в автомобильных АКБ, несмотря на все их недостатки.
Эти инверторы на необходимую мощность будут очень дорогими, и они не выдерживают работы на произвольную нагрузку (холодильник, например),
Декабрь 25, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Сегодня многие стремятся построить дом за городом и проводить там как можно больше времени. Энергетика приборов при этом слабо развивается, оборудование находится в изношенном состоянии, провода могут украсть, а отключения на неопределенный период времени стали привычными.
Скорее всего, прогноз развития ситуации будет пессимистическим – положение только ухудшится, а электроэнергия подорожает. В данной статье мы предлагаем вариант осуществления автономного электроснабжения дома, материал обращен к тем, кто не желает ждать «у моря погоды», к единомышленникам.
Задача автономного
Декабрь 19, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Парусные ветряные установки при массовом внедрении их в сельской местности могли бы решить многие проблемы, которые возникают все чаще из-за плохого управления энергетическими ресурсами России.
В сельской местности часто случаются грозы, при которых в благоустроенных домах отключается электрическая энергия, одновременно часто сгорают моторы водокачки. Людям часто приходится до суток или дольше жить без электричества, холодной и горячей воды, света. Хорошо, у кого есть газ. Если бы был ветряк на 10-20 кватт на крыше многоквартирного дома,
Декабрь 18, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
У лопастных ветряков большой мощности система управления меняет направление флюгера, если в измененном направлении ветер дует со скоростью 15 м/секунду и выше. Если воздушный поток будет менять свое направление с перерывом менее 15 секунд, то ветряной генератор не будет изменять своего направления. Значит, лопасти могут перестать вращаться. И в случае, если направление ветра будет меняться с перерывом более 15 секунд, то нет гарантии, что после поворота ветряка к этому моменту ветер будет дуть в этом
Декабрь 17, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Без электрической энергии невозможна деятельность ни отдельного человека, ни в целом человечества. Любая деятельность, по сути, является экономической деятельностью, так как экономика является процессом обмена порциями энергии между людьми или их информационными отражениями в образе так называемой стоимости, так как стоимость – это информация об израсходованной энергии на производство услуги или товара. Потребление тепловой и электрической энергии во всем мире в течение последних 30-35 лет удваивается каждые 10 лет. Это подтверждает то, что экономическое и
Ноябрь 22, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Ветер обладает огромным потенциалом. Мощные ветряные фермы обустраивают обычно в тех местах, где они будут работать наиболее эффективно, там, где ветер дует постоянно с максимальной силой. Альтернативный подход – предоставление чистой энергии удаленным потребителям, мачты с турбинами в этом случае строят рядом с теми местами, где существует недостаток энергии.
Но и в том, и другом случае, когда речь идет не только о самых маломощных генераторах, необходимо строительство стационарного сооружения, что требует некоторого времени. Ветряная мобильная
Ноябрь 21, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Получение электрической энергии от ветросиловых установок является заманчивой идеей, но ее осуществление связано со значительными техническими сложностями. Главным затруднением является непостоянство ветряных потоков. Кроме того, электрический ток для использования на практике должен характеризоваться постоянным напряжением; при изменении частоты и напряжения тока, в результате определенного колебания числа оборотов ветряного двигателя, требуются специальные механизмы для регулировки числа оборотов генератора.
Ветряные установки, которые предназначены для получения электроэнергии, называются ветроэлектрическими установками. Они подразделяются согласно назначению на специальные ветроэлектрические установки
Октябрь 29, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Еще совсем недавно здравый смысл подсказывал, что, поскольку мы практически подошли к теоретическому пределу возможностей ветряной турбины, то можно считать, что энергия ветра – зрелая технология.
Но в Калифорнийском технологическом институте специалисты пересмотрели некоторые основные положения, которыми в последние 30 лет руководствовались энергетики.
Сегодня исследователи убеждены, что повысить эффективность работы ветряных электростанций можно путем нового подхода к дизайну. Надо всего лишь располагать ветрогенераторы как можно ближе друг к другу.
А совсем недавно считалось, что движению
Август 29, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Люди, которые живут рядом с ветровыми турбинами, опасаются за свое здоровье. Это может стать препятствием для Северной Ирландии на пути развития на ее территории только чистой энергетики.
Эксперты в области возобновляемых источников энергии утверждают, что Северная Ирландия является идеальной страной для наиболее полного извлечения волновой и ветряной энергии, и это даст ей возможность сократить уровень импортируемых энергоресурсов. Но Нина Пьерпонт, ведущий педиатр Нью-Йорка, представляет результаты исследований, которые могут заставить задуматься над безопасностью сооружения ветроэлектростанций.
Август 21, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Комитет сената США по природным ресурсам и энергии планирует издать закон, обязывающий в 2020 году производителей электроэнергии в США добиться того, чтобы 10% электричества в стране было произведено при помощи «чистых» электростанций – применяющих энергию ветра, солнца, биомассы, воды и т.д. Но нет гарантий, что данный закон воплотится в жизнь (даже если он будет принят).
В США в 2002 году было получено 4685 МВт электрической энергии на базе ветроэнергетики (около 1% всего электричества, полученного в
Июль 26, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Ветроздания логично располагать на возвышенностях и не окружать высокой растительностью. Кровли данных строений должны быть скатными, тогда они будут играть роль конфузора – дополнительного концентратора потока ветра.
Относительно потребления энергии ветроздание не уступает пассивному дому. Такому дому тепловая энергия требуется в количестве не больше 15 кВт/ч на метр квадратный в год, а потребность в первичной энергии полностью не превышает 120 кВт/ на метр квадратный в год.
Концептуальные наметки
Эскизы ветрозданий в качестве комплексных архитектурно-дизайнерских объектов
Июль 25, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Есть возможность вырабатывать электроэнергию при помощи ветроэнергетических установок, установленных на здания. В качестве ветрогенераторов для дома подходят лучше всего маломощные модели – не более 100 киловатт.
Британские успехи
Лидером среди европейских стран в области малой ветряной энергетики является Великобритания. По информации ведущей специализированной британской ассоциации в сфере возобновляемой энергии RenewableUK в 2010 году предприятия страны смонтировали 2853 ветряные установки, мощность которых по отдельности не превышает 100 киловатт (до кризиса в 2009 году - 3280). С
Июль 03, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Использование в холодных климатических областях энергии ветра имеет три выгодных момента. Во-первых, плотность холодного воздуха выше, чем у теплого, поэтому выработка энергии здесь выше при той же скорости.
Во-вторых, областям с холодным климатом характерен высокий удельный расход электрической и тепловой энергии.
В-третьих, в данных областях очень высокие цены на электроэнергию и тепло, получаемые на электростанциях и в котельных на базе угля, дизельного топлива или мазута.
Перечисленные предпосылки выступают стимулом для внедрения ветряной энергетики в энергетические
Июнь 29, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Большая часть территорий Земли, населенных людьми, расположена в регионах с холодным или полярным климатом. Крайний север Азии, Европы, Северной Америки, горные районы всего мира, крайний юг Патагонии, Антарктида полностью относятся к такими территориями.
Общая особенность климата данных регионов – зима продолжительностью до 300 дней в году, с морозами и снегом, морозы здесь достигают -35-50°С. За короткий летний период температура только иногда достигает +20°С. На этих территориях дуют устойчивые и сильные ветра, тем более зимой и
Июнь 05, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Даже при наличии надежной электросети приобретение ветрогенератора экономически выгодно, конечно, если для него есть соответствующие природные условия (ветра с достаточной скоростью).
Средняя стоимость электрической энергии в центральной России, в наиболее густонаселенном районе страны составляет 3,5 рубля за киловатт/час. Например, потребляя 200 кВт/ч в месяц вы платите 700 рублей ежемесячно или 8400 рублей в год. Также не нужно забывать про инфляцию. Скорее всего, через 10 лет цена за 1 кВт/ч будет составлять не менее 7-9 рублей.
Апрель 27, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Наиболее распространенным вариантом применения ветряков является выработка электроэнергии. Кажется, что может быть проще, чем сделать ветряк, насадить на него ось электрогенератора и готово! Можно пользоваться электричеством!
Но не все так просто. Рассмотрим, почему.
Все ветряные установки или ветряки приводятся в действие, т.е. начинают вращаться при помощи силы ветра. От мощности потока ветра зависит то, какое количество энергии мы сможем получить от генератора.
Следующей важнейшей характеристикой ветряной установки является КИЭВ – коэффициент использования энергии ветра. У
Апрель 16, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Жизнь на даче или в собственном доме – удовольствие, но иногда она сопряжена с определенными неудобствами. Какими? Например, вдруг пройдет снегопад или гроза, подует сильный ветер – и снова в поселке отключается свет. Знакомая картина?
Домовладельцы начинают доставать свечи из закромов или, в лучшем случае, фонарики, освещают вечером дом и ложатся спать. Некоторые люди, которые сильно верят в работников электросетей, продолжают оставаться перед телевизором, надеясь, что он снова заработает, но практика показывает, что обычно электричество
Март 29, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Чтобы привести в действие современный ветрогенератор, нужно, чтобы сила ветра достигала 3-25 метров в секунду. На мощность ветряка влияет охват пространства его лопастями (площадь данного пространства). В качестве примера приведем турбины ветряка мощностью 3 МВт. Их высота – 115 метров, башня – 70 метров, а диаметр лопастей – 90 метров. Ветровые генераторы с тремя лопастями стали популярны во всем мире, по сравнению с более редкими двухлопастными генераторами.
Экономия и ветроэнергетика мира
Получение электрической энергии при
Март 28, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Первой лопастной машиной для преобразования энергии ветра в движение, был парус. Ему уже около 6000 лет (еще древние египтяне ходили под парусом), но это древнее изобретение до сих пор обладает одним из самых высоких КПД среди всех известных ветряных агрегатов.
Позднее появились ветряные мельницы, служившие людям несколько столетий, до середины прошлого века. Они поднимали камни, качали воду, вращали мукомольные жернова. Ветродвигатели, пришедшие им на смену, выполняют не только механическую работу, например, ветроэнергетические станции (ВЭС), оснащенные
Март 13, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Вертикальные ветряные турбины называют турбинами Дарье. Это название дано в честь французского инженера Жоржа Дарье, который получил патент на изобретение в 1931 году. Турбина Дарье имеет С-образные лопасти. Обычно две-три лопасти.
У ветряных установок с вертикальной осью вращения лопасти имеют форму в виде винтов. Согласно теории ветряная энергия может полностью удовлетворить общие потребности человечестав на энергию. Данная область энергетики стремительно развивается. Большая часть ветряных генераторов, которые производятся во всем мире, имеют горизонтальную ось вращения. Лопасти
Март 05, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Ветроэнергетика России набирала стремительные темпы в 1950-е годы (СССР занимал лидирующие позиции по выпуску ветроэнергетических установок), затем ее развитие было приостановлено.
К настоящему времени основные фонды объектов энергетики страны находятся в предельно изношенном состоянии, в отдельных случаях их амортизация составляет 80%, на объектах применяются технологии, разработанные еще 30-лет назад.
Хотя по всему миру около 80 миллионов человек обеспечены электрической энергией, вырабатываемой ветряными установками.
Несмотря на то, что природные условия России благоприятны и создают значительную привлекательность
Февраль 24, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Ирригация. Применение энергии ветра в целях ирригации кажется сложным, так как потребность в воде и наличие ветровых условий подвержены значительным изменениям в течение года. Хороший, а главное, практически непрерывный ветровой потенциал является основным условием для того, чтобы применение ветряных установок в ирригационных работах было эффективным. Малые ветряки используются автономно или подсоединяются к центральной энергосистеме. Если ветряк вырабатывает больше электрической энергии, чем нужно для данного хозяйства, то лишняя часть может быть продана в центральную сеть.В 1998 году весной пять демонстрационных проектов по возведению оффшорных ветряных электростанций были реализованы в Нидерландах, Швеции и Дании. Технические характеристики станций: ветряки среднего размера, класс 500 кВт; установленная мощность до 5 МВт; глубина менее10 м; расстояние от берега достаточно близкое – от 40 м до 6 км.
Стоимость энергии, полученной на пилотных ВЭС превышала показатели обычных ВЭС, которые установлены на выгодном (с точки зрения ветроэнергетики) месте. Но «План работы для больших оффшорных ВЭС», который
Январь 31, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Количество энергии, которую способны вырабатывать большие ветряки, настолько велико, что зачастую превышает мощность местных линий электропередач. Такая ситуация типична в первую очередь для прибрежных территорий, где наблюдается высокий ветровой потенциал, но не имеющий чаще всего необходимой инфраструктуры.
Появляется необходимость обустройства новых высоковольтных линий, что связано с дополнительными затратами и может стать причиной отказа в подключении ветряной установки к энергосистеме. Так как для одиночных установок дополнительные затраты нецелесообразны экономически, то наблюдается тенденция к скоплению ветряков на
Январь 27, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Ветроэнергетические установки - сложные изделия. Фотоэлектрический модуль отличается от ветряка тем, что изначально он был надежным механизмом, так как в его конструкции нет движущихся элементов. Ветряк же включает в себя множество составных частей, и степень надежности каждой из них зависит от профессионализма производителей и разработчиков.
Размер современных ветряных установок бывает разным: от малых 100 кВт-ных, которые предназначены для обеспечения отдельных домов электроэнергией, до огромных установок, мощность которых превышает 1 МВт, диаметр лопастей более 50 м.
Январь 24, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Несмотря на различия во внешнем виде, ветряки с горизонтальной и вертикальной осями вращения представляют аналогичные системы. Кинетическая энергия потока ветра, которая получается при взаимодействии ветра и лопастей ветряка, передается через систему трансмиссии на электрический генератор. Трансмиссия позволяет генератору работать эффективно при разных скоростях ветрах. Полученная электроэнергия накапливается в аккумуляторах для более позднего применения или используется напрямую, поступая в электросеть.
По методу взаимодействия с ветром ветряные установки делятся на агрегаты, у которых лопасти выполнены с изменяющимся
Январь 20, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Ветряные электрические установки (ВЭУ) позволяют получать из кинетической энергии ветра электроэнергию с помощью генератора. Преобразование происходит за счет вращения ротора. Лопасти ветряной установки используются как пропеллер самолета для вращения центральной ступицы, которая подсоединена к электрическому генератору через коробку передач.
По конструкции генератор ВЭУ походит на генераторы, применяемые в электростанциях, функционирующих за счет сжигания ископаемого топлива. Машин, изобретенных или предложенных для выработки энергии за счет ветра, огромное разнообразие, большинство из них представляют собой необычные конструкции. Тем
Январь 17, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Скорость ветра. Скорость ветра – наиболее значимый фактор, влияющий на количество энергии ветра, которое преобразует ветрогенератор в электрическую энергию. Большая скорость ветра увеличивает объем проходящего воздуха. Поэтому взрастающая скорость ветра способствует увеличению количества электроэнергии, вырабатываемой установкой.
Энергия ветра меняется пропорционально кубу скорости ветра. Если скорость ветра увеличивается вдвое, то кинетическая энергия, выработанная ротором, возрастает в восемь раз.
Природные ветровые условия и скорость ветра все время изменяются. Конструкция ветрогенератора рассчитана на работу при скорости ветра в
Январь 13, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Конечно, максимальный ветровой потенциал можно наблюдать на побережьях морей, в горах и на возвышенностях. Но есть много других территорий, где потенциал ветра тоже хороший. В качестве источника энергии ветер менее предсказуем, чем, например, солнце, но в определенные периоды ветер наблюдается в течение целого дня.
На ресурсы ветра оказывает влияние рельеф земной поверхности, препятствия, расположенные на высоте менее 100 метров. Поэтому ветер зависит в большей степени от местных условий, чем солнечная энергия. Например, в гористой местности,
Январь 10, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор
Энергия ветра – производная энергии солнца. Она появляется за счет того, что поверхность Земли нагревается неравномерно. Каждый час планета получает 100 000 000 000 000 кВт энергии солнца. Примерно 1-2% энергии солнца преобразуется в энергию ветра. Данное количество в 50-100 раз превышает количество энергии, которая преобразуется в биомассу всеми растениями Земли.
В течение нескольких тысячелетий человечество пользуется энергией ветра. Ветер заставлял работать ветряные мельницы, ветер надувал паруса кораблей в море. Кинетическая энергия ветра была и
Ветроэнергетика
Ветроэнергетика
Задача ветровой энергетики , как отрасли науки и техники, состоит в разработке теоретических основ, методов и средств использования энергии ветра для преобразования ее в электрическую, механическую или тепловую энергию и определении областей и масштабов применения энергии ветра в народном хозяйстве. Ветроэнергетика состоит из двух частей. Ветротехника - раздел ветряной энергетики, разрабатывающий теоретические основы и методы применения технических агрегатов и установок на практике.Ветроиспользование - раздел ветротехники, занимающийся теоретическими и практическими вопросами оптимизации использования энергии ветра, рационализацией эксплуатации и технико-экономических показателей агрегатов и установок, обобщает опыт применения ветряных установок в народном хозяйстве. Кроме того, ветровая энергетика использует результаты аэрологических исследований, которые служат для разработки ветроэнергетического кадастра, по данным которого определяются районы, где применение энергии ветра будет целесообразней и экономически выгодней, чем энергий других видов.
Преимущества ветровой энергетики:
- экологически чистый вид энергии;
- не требует обеспечения топливом;
- низкая шумность;
- автономность ветроэнергоустановки.
Ветряная электростанция - это установка, которая преобразует кинетическую энергию ветра в электроэнергию. Составляющие ветряной электростанции: ветродвигатель; генератор электрического тока; автоматическое устройство управления электродвигателем и генератором; сооружения, служащие для установки и обслуживания составных частей. Принцип работы ветряных электростанций, именуемых также ветрогенераторами или ветряками, достаточно прост: ветер вращает лопасти ветряка , что приводит в движение вал генератора. Ну а генератор вырабатывает электроэнергию.
В случае отсутствия ветра в ветряных электростанциях предусмотрены резервные тепловые двигатели. Различают такие виды ветродвигателей: крылатые (коэффициент использования ветряной энергии до 0,48), карусельные и роторные (коэффициент - до 0,15), барабанные. Ветродвигатели применяются в ветряных электростанциях, состоящих из ветроагрегата (устройство, предназначенное для аккумуляции энергии или резервирования мощности), систем автоматического управления и регуляции режимов работы установки. Ветряные электроустановки разделяют на электроустановки специального применения (насосные, электрически зарядные, водоопреснительные, мельничные и т.п.) и электроустановки комплексного применения (ветряные и ветросиловые электростанции). Мощность ветряных энергетических установок колеблется от 10 до 1000 Вт.
В ветроэнергетике существует множество конструкций для получения энергии ветра. Это «ромашки», имеющие много лопастей; винты, напоминающие самолетные пропеллеры и имеющие три, две или даже одну лопасть (при одной лопасти имеется груз-противовес). Также это вертикальные роторы, внешне напоминающие бочку, разрезанную вдоль и посаженную на ось; вертолетный винт, вроде бы, «вставший дыбом»: концы его лопастей загибают вверх и соединяют между собой. Вертикальные ветрогенераторы позволяют улавливать ветер любого направления, это выгодно отличает их от остальных, которые вынуждены поворачиваться по ветру.
Есть ряд причин, обуславливающих использование ветряных энергоустановок и делающих ветроэнергетику конкурентоспособной отраслью. Во-первых, ресурсы ветряной энергии относительно равномерно распределяются на протяжении суток, что не скажешь про солнечную энергию. Во-вторых, поместить такой ветряк можно поближе к объекту, потребляющему электроэнергию, а вот мини-ГЭС зависят от расположения реки и требуют массу согласований на установку.
Ветрогенераторы находят различное применение в быту и на производстве в зависимости от моделей. Такое оборудование может помочь частным домовладельцам в обеспечении работы бытовой техники, источников света, оргтехники, домашних электроинструментов, наподобие перфораторов, дрелей и т.д.
В свою очередь, ветроэнергетические установки в промышленности могут обеспечить работу такого оборудования, как:
Холодильные установки;
- электрические агрегаты небольшой мощности, насосы, компрессоры;
- электрические приборы, рассчитанные на работу от аккумуляторов, батареек, например: магнитофоны, телевизоры, приемники.
Приобретая такой ветровой генератор, потребитель получает экономическую выгоду использования нетрадиционного энергоснабжающего оборудования. Эффективность установки будет напрямую зависеть от потенциала ветряной энергии в регионе проживания, тарифа на электроэнергию и технических условий на подключение. Прибыль от работы ветроэлектоустановки представляет собой общую прибыль от электроэнергии, которая была сэкономлена.
Мельница со станиной
Ветряные мельницы использовались для размола зерна в Персии уже в 200-м году до н. э. Мельницы такого типа были распространены в исламском мире и в 13-м веке принесены в Европу крестоносцами.
«Мельницы на козлах, так называемые немецкие мельницы, являлись до середины XVI в. единственно известными. Сильные бури могли опрокинуть такую мельницу вместе со станиной. В середине XVI столетия один фламандец нашел способ, посредством которого это опрокидывание мельницы делалось невозможным. В мельнице он ставил подвижной только крышу, и для того, чтобы поворачивать крылья по ветру, необходимо было повернуть лишь крышу, в то время как само здание мельницы было прочно укреплено на земле» (К. Маркс . «Машины: применение природных сил и науки»).
Масса козловой мельницы была ограниченной в связи с тем, что её приходилось поворачивать вручную. Поэтому была ограниченной и её производительность. Усовершенствованные мельницы получили название шатровых .
Современные методы генерации электроэнергии из энергии ветра
| Мощности ветрогенераторов и их размеры | ||||
|---|---|---|---|---|
| Параметр | 1 МВт | 2 МВт | 2,3 МВт | |
| Высота мачты | 50 м - 60 м | 80 м | 80 м | |
| Длина лопасти | 26 м | 37 м | 40 м | |
| Диаметр ротора | 54 м | 76 м | 82,4 м | |
| Вес ротора на оси | 25 т | 52 т | 52 т | |
| Полный вес машинного отделения | 40 т | 82 т | 82,5 т | |
| Источник: Параметры действующих ветрогенераторов. Пори, Финляндия | ||||
Наибольшее распространение в мире получила конструкция ветрогенератора с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения, хотя кое-где ещё встречаются и двухлопастные. Наиболее эффективной конструкцией для территорий с малой скоростью ветровых потоков признаны ветрогенераторы с вертикальной осью вращения, т. н. роторные, или карусельного типа. Сейчас все больше производителей переходят на производство таких установок, так как далеко не все потребители живут на побережьях, а скорость континентальных ветров обычно находится в диапазоне от 3 до 12 м/с. В таком ветрорежиме эффективность вертикальной установки намного выше. Стоит отметить, что у вертикальных ветрогенераторов есть ещё несколько существенных преимуществ: они практически бесшумны, и не требуют совершенно никакого обслуживания, при сроке службы более 20 лет. Системы торможения, разработанные в последние годы, гарантируют стабильную работу даже при периодических шквальных порывах до 60 м/с.
Наиболее перспективными местами для производства энергии из ветра считаются прибрежные зоны. Но стоимость инвестиций по сравнению с сушей выше в 1,5 - 2 раза. В море, на расстоянии 10-12 км от берега (а иногда и дальше), строятся офшорные ветряные электростанции . Башни ветрогенераторов устанавливают на фундаменты из свай, забитых на глубину до 30 метров.
Могут использоваться и другие типы подводных фундаментов, а также плавающие основания. Первый прототип плавающей ветряной турбины построен компанией H Technologies BV в декабре 2007 года . Ветрогенератор мощностью 80 кВт установлен на плавающей платформе в 10,6 морских милях от берега Южной Италии на участке моря глубиной 108 метров.
5 июня 2009 года компании Siemens AG и норвежская Statoil объявили об установке первой в мире коммерческой плавающей ветроэнергетической турбины мощностью 2,3 МВт, производства Siemens Renewable Energy.
Статистика по использованию энергии ветра
На июнь 2012 года суммарные установленные мощности всех ветрогенераторов мира составили 254 ГВт. Среднее увеличение суммы мощностей всех ветрогенераторов в мире, начиная с 2009 года, составляет 38-40 гигаватт за год и обусловлено бурным развитием ветроэнергетики в США, Индии, КНР и ФРГ . Предполагаемая мощность ветряной энергетики к концу 2012 года по данным World Wind Energy Assosiation приблизится к значению в 273 ГВт .
В 2010 году в Европе было сконцентрировано 44 % установленных ветряных электростанций, в Азии - 31 %, в Северной Америке - 22 %.
Таблица: Суммарные установленные мощности, МВт, по странам мира 2005-2011 г. Данные Европейской ассоциации ветроэнергетики и GWEC .
| Страна | 2005 г., МВт. | 2006 г., МВт. | 2007 г., МВт. | 2008 г. МВт. | 2009 г. МВт. | 2010 г. МВт. | 2011 г. Мвт. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Китай | 1260 | 2405 | 6050 | 12210 | 25104 | 41800 | 62733 |
| США | 9149 | 11603 | 16818 | 25170 | 35159 | 40200 | 46919 |
| Германия | 18428 | 20622 | 22247 | 23903 | 25777 | 27214 | 29060 |
| Испания | 10028 | 11615 | 15145 | 16754 | 19149 | 20676 | 21674 |
| Индия | 4430 | 6270 | 7580 | 9645 | 10833 | 13064 | 16084 |
| Франция | 757 | 1567 | 2454 | 3404 | 4492 | 5660 | 6800 |
| Италия | 1718 | 2123 | 2726 | 3736 | 4850 | 5797 | 6737 |
| Великобритания | 1353 | 1962 | 2389 | 3241 | 4051 | 5203 | 6540 |
| Канада | 683 | 1451 | 1846 | 2369 | 3319 | 4008 | 5265 |
| Португалия | 1022 | 1716 | 2150 | 2862 | 3535 | 3702 | 4083 |
| Дания | 3122 | 3136 | 3125 | 3180 | 3482 | 3752 | 3871 |
| Швеция | 510 | 571 | 788 | 1021 | 1560 | 2163 | 2907 |
| Япония | 1040 | 1394 | 1538 | 1880 | 2056 | 2304 | 2501 |
| Нидерланды | 1224 | 1558 | 1746 | 2225 | 2229 | 2237 | 2328 |
| Австралия | 579 | 817 | 817,3 | 1306 | 1668 | 2020 | 2224 |
| Турция | 20,1 | 50 | 146 | 433 | 801 | 1329 | 1799 |
| Ирландия | 496 | 746 | 805 | 1002 | 1260 | 1748 | 1631 |
| Греция | 573 | 746 | 871 | 985 | 1087 | 1208 | 1629 |
| Польша | 73 | 153 | 276 | 472 | 725 | 1107 | 1616 |
| Бразилия | 29 | 237 | 247,1 | 341 | 606 | 932 | 1509 |
| Австрия | 819 | 965 | 982 | 995 | 995 | 1011 | 1084 |
| Бельгия | 167,4 | 194 | 287 | 384 | 563 | 911 | 1078 |
| Болгария | 14 | 36 | 70 | 120 | 177 | 375 | 612 |
| Норвегия | 270 | 325 | 333 | 428 | 431 | 441 | 520 |
| Венгрия | 17,5 | 61 | 65 | 127 | 201 | 329 | 329 |
| Чехия | 29,5 | 54 | 116 | 150 | 192 | 215 | 217 |
| Финляндия | 82 | 86 | 110 | 140 | 146 | 197 | 197 |
| Эстония | 33 | 32 | 58 | 78 | 142 | 149 | 184 |
| Литва | 7 | 48 | 50 | 54 | 91 | 154 | 179 |
| Украина | 77,3 | 86 | 89 | 90 | 94 | 87 | 151 |
| Россия | 14 | 15,5 | 16,5 | 16,5 | 14 | 15,4 |
Таблица: Суммарные установленные мощности, МВт по данным WWEA .
| 1997 | 1998 | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 7475 | 9663 | 13696 | 18039 | 24320 | 31164 | 39290 | 47686 | 59004 | 73904 | 93849 | 120791 | 157000 | 196630 | 237227 |
В то же время, по данным European Wind Energy Association, суммарная вырабатываемая мощность ветряной энергии в России за 2010 год составила 9 МВт, что приблизительно соответствует показателям Вьетнама (31 МВт), Уругвая (30,5 МВт), Ямайки (29,7 МВт), Гваделупы (20,5 МВт), Колумбии (20 МВт), Гайаны (13,5 МВт) и Кубы (11,7 МВт).
В 2011 году 28 % электроэнергии в Дании вырабатывалось из энергии ветра .
В 2009 году в Китае ветряные электростанции вырабатывали около 1,3 % суммарной выработки электроэнергии в стране. В КНР с 2006 года действует закон о возобновляемых источниках энергии. Предполагается, что к 2020 году мощности ветроэнергетики достигнут 80-100 ГВт.
Португалия и Испания в некоторые дни 2007 года из энергии ветра выработали около 20 % электроэнергии . 22 марта 2008 года в Испании из энергии ветра было выработано 40,8 % всей электроэнергии страны .
Ветроэнергетика в России
Технический потенциал ветровой энергии России оценивается свыше 50 000 млрд кВт·ч /год. Экономический потенциал составляет примерно 260 млрд кВт·ч /год, то есть около 30 процентов производства электроэнергии всеми электростанциями России.
Энергетические ветровые зоны в России расположены, в основном, на побережье и островах Северного Ледовитого океана от Кольского полуострова до Камчатки, в районах Нижней и Средней Волги и Дона, побережье Каспийского, Охотского, Баренцева, Балтийского, Чёрного и Азовского морей. Отдельные ветровые зоны расположены в Карелии, на Алтае, в Туве, на Байкале.
Максимальная средняя скорость ветра в этих районах приходится на осенне-зимний период - период наибольшей потребности в электроэнергии и тепле. Около 30 % экономического потенциала ветроэнергетики сосредоточено на Дальнем Востоке, 14 % - в Северном экономическом районе, около 16 % - в Западной и Восточной Сибири.
Суммарная установленная мощность ветровых электростанций в стране на 2009 год составляет 17-18 МВт.
Cамая крупная ветроэлектростанция России (5,1 МВт) расположена в районе посёлка Куликово Зеленоградского района Калининградской области . Зеленоградская ВЭУ состоит из 21 установки датской компании SЕАS Energi Service A.S.
Существуют проекты на разных стадиях проработки Ленинградской ВЭС 75 МВт Ленинградская область , Ейской ВЭС 72 МВт Краснодарский край , Калининградской морской ВЭС 50 МВт, Морской ВЭС 30 МВт Карелия , Приморской ВЭС 30 МВт Приморский край , Магаданской ВЭС 30 МВт Магаданская область , Чуйской ВЭС 24 МВт Республика Алтай , Усть-Камчатской ВДЭС 16 МВт Камчатская область , Новиковской ВДЭС 10 МВт Республика Коми , Дагестанской ВЭС 6 МВт Дагестан , Анапской ВЭС 5 МВт Краснодарский край , Новороссийской ВЭС 5 МВт Краснодарский край и Валаамской ВЭС 4 МВт Карелия .
Ветряной насос «Ромашка» производства СССР
Как пример реализации потенциала территорий Азовского моря можно указать Новоазовскую ВЭС , действующей на 2010 год мощностью в 21,8 МВт, установленную на украинском побережье Таганрогского залива .
Предпринимались попытки серийного выпуска ветроэнергетических установок для индивидуальных потребителей, например водоподъёмный агрегат «Ромашка ».
В последние годы увеличение мощностей происходит в основном за счет маломощных индивидуальных энергосистем, объём реализации которых составляет 250 ветроэнергетических установок (мощностью от 1 кВт до 5 кВт).
Перспективы
Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты.
В 2008 году Европейским Союзом установлена цель: к 2010 году установить ветрогенераторов на 40 тыс. МВт, а к 2020 году - 180 тыс. МВт. Согласно планам Евросоюза общее количество электрической энергии, которые выработают ветряные электростанции, составит 494,7 Тв-ч. .
Венесуэла за 5 лет с 2010 года планирует построить ветряных электростанций на 1500 МВт. .
Франция планирует к 2020 году построить ветряных электростанций на 25 000 МВт, из них 6 000 МВт - офшорных .
Экономические аспекты ветроэнергетики
Лопасти ветрогенератора на строительной площадке.
Основная часть стоимости ветроэнергии определяется первоначальными расходами на строительство сооружений ВЭУ (cтоимость 1 кВт установленной мощности ВЭУ ~$1000).
Экономия топлива
Ветряные генераторы в процессе эксплуатации не потребляют ископаемого топлива. Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти .
Себестоимость электроэнергии
Себестоимость электричества, производимого ветрогенераторами , зависит от скорости ветра .
Для сравнения: себестоимость электричества, производимого на угольных электростанциях США , 4,5 - 6 цента/кВт·ч. Средняя стоимость электричества в Китае 4 цента/кВт·ч.
При удвоении установленных мощностей ветрогенерации себестоимость производимого электричества падает на 15 %. Ожидается, что себестоимость ещё снизится на 35-40 % к концу г. В начале 80-х годов стоимость ветряного электричества в США составляла $0,38.
По оценкам Global Wind Energy Council к 2050 году мировая ветроэнергетика позволит сократить ежегодные выбросы СО 2 на 1,5 миллиарда тонн .
Влияние на климат
Ветрогенераторы изымают часть кинетической энергии движущихся воздушных масс, что приводит к снижению скорости их движения. При массовом использовании ветряков (например в Европе) это замедление теоретически может оказывать заметное влияние на локальные (и даже глобальные) климатические условия местности. В частности, снижение средней скорости ветров способно сделать климат региона чуть более континентальным за счет того, что медленно движущиеся воздушные массы успевают сильнее нагреться летом и охлаждаться зимой. Также отбор энергии у ветра может способствовать изменению влажностного режима прилегающей территории. Впрочем, учёные пока только разворачивают исследования в этой области, научные работы, анализирующие эти аспекты, не дают количественную оценку воздействия широкомасштабной ветряной энергетики на климат, однако позволяют заключить, что оно может быть не столь пренебрежимо малым, как полагали ранее .
Вентиляция городов
В современных городах выделяется большое количество вредных веществ, в том числе от промышленных предприятий и автомобилей. Естественная вентиляция городов происходит с помощью ветра. При этом описанное выше снижение скорости ветра из-за массового использования ВЭУ может снижать и вентилируемость городов. Особенно неприятные последствия это может вызвать в крупных мегаполисах: смог, повышение концентрации вредных веществ в воздухе и, как следствие, повышенная заболеваемость населения. В связи с этим установка ветряков вблизи крупных городов нежелательна .
Шум
Ветряные энергетические установки производят две разновидности шума:
- механический шум - шум от работы механических и электрических компонентов (для современных ветроустановок практически отсутствует, но является значительным в ветроустановках старших моделей)
- аэродинамический шум - шум от взаимодействия ветрового потока с лопастями установки (усиливается при прохождении лопасти мимо башни ветроустановки)
В настоящее время при определении уровня шума от ветроустановок пользуются только расчётными методами. Метод непосредственных измерений уровня шума не даёт информации о шумности ветроустановки, так как эффективное отделение шума ветроустановки от шума ветра в данный момент невозможно.
В непосредственной близости от ветрогенератора у оси ветроколеса уровень шума достаточно крупной ветроустановки может превышать 100 дБ.
Примером подобных конструктивных просчётов является ветрогенератор Гровиан. Из-за высокого уровня шума установка проработала около 100 часов и была демонтирована.
Как правило, жилые дома располагаются на расстоянии не менее 300 м от ветроустановок. На таком расстоянии вклад ветроустановки в инфразвуковые колебания уже не может быть выделен из фоновых колебаний.
Обледенение лопастей
При эксплуатации ветроустановок в зимний период при высокой влажности воздуха возможно образование ледяных наростов на лопастях. При пуске ветроустановки возможен разлёт льда на значительное расстояние. Как правило, на территории, на которой возможны случаи обледенения лопастей, устанавливаются предупредительные знаки на расстоянии 150 м от ветроустановки.
Кроме того, в случае легкого обледенения лопастей были отмечены случаи улучшения аэродинамических характеристик профиля.
Визуальное воздействие
Визуальное воздействие ветрогенераторов - субъективный фактор. Для улучшения эстетического вида ветряных установок во многих крупных фирмах работают профессиональные дизайнеры. Ландшафтные архитекторы привлекаются для визуального обоснования новых проектов.
В обзоре, выполненном датской фирмой AKF, стоимость воздействия шума и визуального восприятия от ветрогенераторов оценена менее 0,0012 евро на 1 кВт·ч. Обзор базировался на интервью, взятых у 342 человек, живущих поблизости от ветряных ферм. Жителей спрашивали, сколько они заплатили бы за то, чтобы избавиться от соседства с ветрогенераторами.
Использование земли
Турбины занимают только 1 % от всей территории ветряной фермы . На 99 % площади фермы возможно заниматься сельским хозяйством или другой деятельностью , что и происходит в таких густонаселённых странах, как Дания , Нидерланды , Германия . Фундамент ветроустановки, занимающий место около 10 м в диаметре, обычно полностью находится под землёй, позволяя расширить сельскохозяйственное использование земли практически до самого основания башни. Земля сдаётся в аренду, что позволяет фермерам получать дополнительный доход. В США стоимость аренды земли под одной турбиной составляет $3000-$5000 в год.
Таблица: Удельная потребность в площади земельного участка для производства 1 млн кВт·ч электроэнергии
Вред, наносимый животным и птицам
Таблица: Вред, наносимый животным и птицам. Данные AWEA .
Популяции летучих мышей, живущие рядом с ВЭС на порядок более уязвимы, нежели популяции птиц. Возле концов лопастей ветрогенератора образуется область пониженного давления, и млекопитающее, попавшее в неё, получает баротравму. Более 90 % летучих мышей, найденных рядом с ветряками обнаруживают признаки внутреннего кровоизлияния. По объяснениям учёных, птицы имеют иное строение лёгких, а потому менее восприимчивы к резким перепадам давления и страдают только от непосредственного столкновения с лопастями ветряков .
Использование водных ресурсов
В отличие от традиционных тепловых электростанций, ветряные электростанции не используют воду, что позволяет существенно снизить нагрузку на водные ресурсы.
Радиопомехи
Металлические сооружения ветроустановки, особенно элементы в лопастях, могут вызвать значительные помехи в приёме радиосигнала . Чем крупнее ветроустановка, тем большие помехи она может создавать. В ряде случаев для решения проблемы приходится устанавливать дополнительные ретрансляторы .
См. также
Источники
- Global Wind Installations Boom, Up 31 % in 2009
- World Wind Energy Report 2010 (PDF). Архивировано
- Wind Power Increase in 2008 Exceeds 10-year Average Growth Rate . Worldwatch.org. Архивировано из первоисточника 26 августа 2011.
- Renewables . eirgrid.com. Архивировано из первоисточника 26 августа 2011.
- «Wind Energy Update » (PDF). Wind Engineering : 191–200.
- Impact of Wind Power Generation in Ireland on the Operation of Conventional Plant and the Economic Implications . eirgrid.com (February 2004). Архивировано из первоисточника 26 августа 2011. Проверено 22 ноября 2010.
- "Design and Operation of Power Systems with Large Amounts of Wind Power", IEA Wind Summary Paper (PDF). Архивировано из первоисточника 26 августа 2011.
- Claverton-Energy.com (28 августа 2009). Архивировано из первоисточника 26 августа 2011. Проверено 29 августа 2010.
- Alan Wyatt, Electric Power: Challenges and Choices, (1986), Book Press Ltd., Toronto, ISBN 0-920650-00-7 ,
- http://www.tuuliatlas.fi/tuulisuus/tuulisuus_4.html Пограничный слой в атмосфере
- http://www.tuuliatlas.fi/tuulivoima/index.html Размеры генераторов по годам
- http://www.hyotytuuli.fi/index.php?page=617d54bf53ca71f7983067d430c49b7 Параметры действующих ветрогенераторов. Пори, Финляндия
- Clipper Windpower Announces Groundbreaking for Offshore Wind Blade Factory
- Edward Milford BTM Wind Market Report 20 Июль 2010 г.
- Jorn Madslien . Floating wind turbine launched , BBC NEWS , London: BBC , стр. 5 June 2009. Проверено 23 декабря 2012.
- Annual installed global capacity 1996-2011
- Half-year report 2012
- US and China in race to the top of global wind industry
- http://www.gwec.net/fileadmin/documents/PressReleases/PR_2010/Annex%20stats%20PR%202009.pdf
- «Wind in power. 2011 European statistics »
- «Global Wind Statistics 2011 »
- Die Energiewende in Deutschland
- The Danish Market
- БИКИ, 25.07.09г., «На рынке ветроэнергетического оборудования КНР»
- Wind power - clean and reliable
- Испания получила рекордную долю электричества от ветра
- Использование энергии ветра в СССР \\ Бурят-Монгольская правда. № 109 (782) 18 мая 1926 года. стр. 7
- Энергетический портал. Вопросы производства, сохранения и переработки энергии
- http://www.riarealty.ru/ru/article/34636.html «РусГидро» определяет перспективные площадки в РФ для строительства ветроэлектростанций
- =1&cHash=EU will exceed renewable energy goal of 20 percent by 2020] (англ.) . Проверено 21 января 2011.
- Denmark aims to get 50% of all electricity from wind power
- EWEA: 180 GW of Wind Power Possible in Europe by 2020 | Renewable Energy World
- Lema, Adrian and Kristian Ruby, «Between fragmented authoritarianism and policy coordination: Creating a Chinese market for wind energy» , Energy Policy, Vol. 35, Isue 7, July 2007
- China’s Galloping Wind Market (англ.) . Проверено 21 января 2011.
- India to add 6,000 MW wind power by 2012 (англ.) . Архивировано из первоисточника 26 августа 2011. Проверено 21 января 2011.
- Venezuela, Dominican Republic Step into Wind 9 Сентябрь 2010 г.
- John Blau France Could Be Next Offshore Wind Powerhouse 26 Январь 2011 г.
- American Wind Energy Association. The Economics of Wind Energy
- Wind Energy and Wildlife: The Three C’s
- Wind Energy Could Reduce CO2 Emissions 10B Tons by 2020
- D.W.Keith,J.F.DeCarolis,D.C.Denkenberger,D.H.Lenschow,S.L.Malyshev,S.Pacala,P.J.Rasch The influence of large-scale wind power on global climate (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . - 2004. - В. 46.
- Dr.Yang(Missouri Western State University) A Conceptual Study of Negative Impact of Wind Farms to the Environment (англ.) // The Technology Interface Journal . - 2009. - В. 1.
- http://www.canwea.ca/images/uploads/File/CanWEA_Wind_Turbine_Sound_Study_-_Final.pdf
- Wind Energy in Cold Climates
- Wind energy Frequently Asked Questions
- Энергия ветра: мифы против фактов
- MEMBRANA | Мировые новости | Ветровые турбины убивают летучих мышей без единого прикосновения
- Устаревшие РЛС тормозят развитие ветровой энергетики 06 сентября 2010 года
Ветер, как неисчерпаемый источник экологически чистой энергии, находит все более широкое применение и приобретает все большую общественную поддержку.
Начало использования энергии ветра восходит к древнему Вавилону (осушение болот), Египту (помол зерна), Китаю и Маньчжурии (откачка воды с рисовых полей). В Европе эта технология появилась в XII веке, но современные технологии стали использоваться только в XX веке.
Ветряные электростанции могут функционировать в районах со скоростью ветра выше 4,5 м/с. Они могут работать с сетью существующих электростанций либо быть автономными системами. Возникают также так называемые «ветряные фермы» - энергоблоки с некоторым количеством единиц техники, общих для всей системы. Наибольшее количество энергии из ветра в настоящее время производится в Соединенных Штатах, а в Европе - в Дании, Германии, Великобритании, Нидерландах. В Германии находится самая мощная электростанция в мире - 3 МВт. Aeolus II работает на ветряной ферме Вильгельмсхафен и производит ежегодно 7 млн. кВт/ч энергии, обеспечивая около 2 тысяч домашних хозяйств. Всего в мире уже более 20 тысяч ветряных электростанций.
Несмотря на массовое производство, стоимость строительства современной ветряной электростанции велика. Однако, следует отметить, что ничтожна стоимость ее эксплуатации. Экологические и экономические выгоды зависят от правильного расположения. Требует это детального и всестороннего анализа как технических аспектов, так и экологических, а также финансовых. Ветряная энергетика соответствует всем условиям, необходимым для причисления ее к экологически чистым методам производства энергии. Ее основными преимуществами являются:
1. Отсутствие загрязнения окружающей среды - производство энергии из ветра не приводит к выбросам вредных веществ в атмосферу или образованию отходов.
2. Использование возобновляемого, неисчерпаемого источника энергии, экономия на топливе, на процессе его добычи и транспортировки.
3. Территория в непосредственной близости может быть полностью использована для сельскохозяйственных целей.
4. Стабильные расходы на единицу полученной энергии, а также рост экономической конкурентоспособности по сравнению с традиционными источниками энергии.
5. Минимальные потери при передаче энергии – ветряная электростанция может быть построена как непосредственно у потребителя, так и в местах удаленных, которые в случае с традиционной энергетикой требуют специальных подключений к сети.
6. Простое обслуживание, быстрая установка, низкие затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию.
Противники ветряной энергетики находят в ней также и недостатки. Большинство потенциальных преград для использования этого вида энергии чрезмерно пропагандируются как недостатки, которые делают невозможным ее развитие. По сравнению с вредом, причиняемым традиционными источниками энергии, они незначительны:
1. Высокие инвестиционные затраты - они имеют тенденцию к снижению в связи с новыми разработками и технологиями. Также стоимость энергии из ветра постоянно снижается.
2. Изменчивость мощности во времени - производство электроэнергии зависит, к сожалению, от силы ветра, на которую человек не может повлиять.
3. Шум – исследования шума, выполненные с использованием новейшего диагностического оборудования, не подтверждают негативного влияния ветряных турбин. Даже на расстоянии 30-40 м от работающей станции, шум достигает уровня шума фона, то есть уровня среды обитания.
4. Угроза для птиц - в соответствии с последними исследованиями, вероятность столкновения лопастей ветряка с птицами не больше, чем в случае столкновения птицы с высоковольтными линиями традиционной энергетики.
5. Возможность искажения приема сигнала телевидения - незначительна.
6. Изменения в ландшафте.
Несмотря на все преимущества, ветряки имели серьезные недостатки. Эффект их работы зависел от погодных условий, поэтому в безветренные дни и дни, когда ветер очень сильный, ветряки не могли работать. Однако, энергия всех видов была, есть и будет нам нужна. Само слово «энергия» происходит от греческого слова energia и означает деятельность, активность. Ее использование может быть разнообразным. Наиболее всего мы нуждаемся в ней в промышленном производстве, отоплении, транспорте, для освещения. В начале она поставлялась нам из окружающей среды (природные ресурсы), такие как бурый уголь, древесина или нефть. Сегодня трудно представить себе жизнь без электроэнергии. Электричество нам необходимо так же, как вода и воздух.