Энергия ветра как альтернативный источник энергии
Перейти к содержимому

Энергия ветра как альтернативный источник энергии

  • автор:

Энергия ветра как альтернативный источник энергии

Ветроэнергетика — отрасль энергетики, специализирующаяся на использовании энергии ветра — кинетической энергии воздушных масс в атмосфере. Так как энергия ветра является следствием деятельности солнца, то её относят к возобновляемым видам энергии. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью, так в конце 2007 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 94,1 гигаватта, увеличившись впятеро с 2000 года.

История использования энергии ветра

«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.

В XVI веке в городах Европы начинают строить водонасосные станции с использованием гидродвигателя и ветряной мельницы. Толедо — 1526 г., Глочестер — 1542 г., Лондон — 1582 г., Париж — 1608 г., и др. Нидерландах многочисленные ветряные мельницы откачивали воду с земель, ограждённых дамбами. Отвоёванные у моря земли использовались в сельском хозяйстве. В засушливых областях Европы ветряные мельницы применялись для орошения полей.

Первая в мире современная ветроэлектростанция с горизонтальной осью мощностью 100 кВт была построена в 1931 году в Крыму.

Современные методы генерации электроэнергии из энергии ветра

Современные ветрогенераторы работают при скоростях ветра от 3—4 м/с до 25 м/с.

Мощность ветрогенератора зависит от площади, заметаемой лопастями генератора. Например, турбины мощностью 3 МВт (V90) производства датской фирмы Vestas имеют общую высоту 115 метров, высоту башни 70 метров и диаметр лопастей 90 метров.

В августе 2002 года компания Enercon построила прототип ветрогенератора E-112 мощностью 4,5 МВт. До декабря 2004 года турбина оставалась крупнейшей в мире. В декабре 2004 года германская компания REpower Systems построила свой ветрогенератор мощностью 5,0 МВт. Диаметр ротора этой турбины 126 метров, вес гондолы — 200 тонн, высота башни — 120 м. В конце 2005 года Enercon увеличил мощность своего ветрогенератора до 6,0 МВт. Диаметр ротора составил 114 метров, высота башни 124 метра. Компания Clipper Windpower разрабатывает ветрогенератор мощностью 7,5 МВт для офшорного применения.

Наибольшее распространение в мире получила конструкция ветрогенератора с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения, хотя кое-где ещё встречаются и двухлопастные. Были попытки построить ветрогенераторы так называемой ортогональной конструкции, то есть с вертикальным расположением оси вращения. Считается, что они имеют преимущество в виде очень малой скорости ветра, необходимой для начала работы ветрогенератора. Главная проблема таких генераторов — механизм торможения. В силу этой и некоторых других технических проблем ортогональные ветроагрегаты не получили практического распространения в ветроэнергетике.

Наиболее перспективными местами для производства энергии из ветра считаются прибрежные зоны. 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.

Перспективы

Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты.

Правительством Канады установлена цель к 2015 году производить 10% электроэнергии из энергии ветра.

Германия планирует к 2020 году производить 20% электроэнергии из энергии ветра.

Европейским Союзом установлена цель: к 2010 году установить 40 тыс. МВт ветрогенераторов, а к 2020 году — 180 тыс. МВт.

В Испании к 2011 году будет установлено 20 тыс. МВт ветрогенераторов.

В Китае принят Национальный План Развития. Планируется, что установленные мощности Китая должны вырасти до 5 тыс. МВт к 2010 году и до 30 тыс. МВт к 2020 году.

Индия к 2012 году увеличит свои ветряные мощности в 4 раза в сравнении с 2005 годом. К 2012 году будет построено 12 тыс. МВт новых ветряных электростанций.

Новая Зеландия планирует производить из энергии ветра 20% электроэнергии.

Великобритания планирует производить из энергии ветра 10% электроэнергии к 2010 году.

Египет — к 2010 году установить 850 МВт новых ветрогенераторов.

Япония планирует к 2010 — 2011 году увеличить мощности своих ветряных электростанций до 3000 МВт.

Международное Энергетическое Агентство International Energy Agency (IEA) прогнозирует, что к 2030 году спрос на ветрогенерацию составит 4 800 гигаватт.

Экономия топлива

Ветряные генераторы практически не потребляют ископаемого топлива. Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет эксплуатации позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти.

Экономические проблемы

Ветроэнергетика является нерегулируемым источником энергии. Выработка ветроэлектростанции зависит от силы ветра — фактора, отличающегося большим непостоянством. Соответственно, выдача электроэнергии с ветрогенератора в энергосистему отличается большой неравномерностью как в суточном, так и в недельном, месячном, годовом и многолетнем разрезе. Учитывая, что энергосистема сама имеет неоднородности энергонагрузки (пики и провалы энергопотребления), регулировать которые ветроэнергетика, естественно, не может, введение значительной доли ветроэнергетики в энергосистему способствует её дестабилизации. Понятно, что ветроэнергетика требует резерва мощности в энергосистеме (например, в виде газотурбинных электростанций), а также механизмов сглаживания неоднородности их выработки (в виде ГЭС или ГАЭС). Данная особенность ветроэнергетики существенно удорожает получаемую от них электроэнергию. Энергосистемы с большой неохотой подключают ветрогенераторы к энергосетям, что привело к появлению законодательных актов, обязующих их это делать.

Проблемы в сетях и диспетчеризации энергосистем из-за нестабильности работы ветрогенераторов начинаются после достижения ими доли в 20-25% от общей установленной мощности системы. Для России это будет показатель, близкий к 50 тыс. — 55 тыс. МВт.

По данным испанских компаний «Gamesa Eolica» и «WinWind» точность прогнозов выдачи энергии ветростанций при почасовом планировании на рынке «на день вперед» или спотовом режиме превышает 95%.

Небольшие единичные ветроустановки могут иметь проблемы с сетевой инфраструктурой, поскольку стоимость линии электропередач и распределительного устройства для подключения к энергосистеме могут оказаться слишком большими.

Крупные ветроустановки испытывают значительные проблемы с ремонтом, поскольку замена крупной детали (лопасти, ротора и т. п.) на высоте более 100 м является сложным и дорогостоящим мероприятием.

Выбросы в атмосферу

Ветрогенератор мощностью 1 МВт сокращает ежегодные выбросы в атмосферу 1800 тонн СО2, 9 тонн SO2, 4 тонн оксидов азота.

По оценкам Global Wind Energy Council к 2050 году мировая ветроэнергетика позволит сократить ежегодные выбросы СО2 на 1,5 миллиарда тонн.

Ветряные энергетические установки производят две разновидности шума:

1. механический шум (шум от работы механических и электрических компонентов)
2. аэродинамический шум (шум от взаимодействия ветрового потока с лопастями установки)

В непосредственной близости от ветрогенератора у оси ветроколеса уровень шума достаточно крупной ветроустановки может превышать 100 дБ.

Примером подобных констуктивных просчетов является ветрогенератор Гровиан. Из-за высокого уровня шума установка проработала около 100 часов и была демонтирована.

Законы, принятые в Великобритании, Германии, Нидерландах и Дании, ограничивают уровень шума от работающей ветряной энергетической установки до 45 дБ в дневное время и до 35 дБ ночью. Минимальное расстояние от установки до жилых домов — 300 м.

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.

Энергия ветра

Гарантия на все поставляемое оборудование 1 год, гарантия не распространяется на отдельные части или детали в случае, если в руководстве по эксплуатации, прилагаемом к товару, отмечено, что на данные детали или части действует особый гарантийный срок.

Энергия ветра — технология применения ветра для выработки электроэнергии — представляет собой самый быстрорастущий во всем мире источник электричества. Энергия ветра производится массивными трехлопастными ветротурбинами, устанавливаемыми на самом верху высоких башен и работающими подобно вентиляторам, но в обратном порядке. Вместо того чтобы использовать электричество для получения ветра, турбины используют ветер для получения электричества.

Ветер вращает лопасти ветровой электростанции, а лопасти крутят вал, который соединен с набором зубчатых колес, приводящих в действие электрогенератор. Крупные турбины для электроснабжения могут вырабатывать от 750 киловатт (киловатт = 1 000 ватт) до 1,5 мегаватт (мегаватт = 1 миллиону ватт) электроэнергии. В жилых домах, на телекоммуникационных станциях и в водяных насосах в качестве источника энергии применяются небольшие одиночные турбины мощностью менее 100 киловатт. Это, прежде всего, характерно для отдаленных районов, в которых отсутствует энергосистемы общего пользования.
На сегодняшний день «ветряки», являются одним из самых распространенных источников получения альтернативной энергии.

Компания UNIVOLTS следует новейшим европейским тенденциям и совместно со своими европейскими партненрами участвует в программах по увеличению доли альтернативной энергии в общем объеме потребляемой электроэнергии.

Российское представительство UNIVOLTS может предложить вашему вниманию продукты и услуги таких компаний как:

Ammonit Gesellschaft für Messtechnik GmbH

С самого начала, Ammonit был один из пионеров в области профессионального измерения ветров. Сегодня, Ammonit — лидер в развитии и производстве метеорологических систем измерения. Он устанавливает признанные во всем мире стандарты. Регистраторы данных компании Ammonit используются во всем мире для того, чтобы снимать измерения ветра и контролировать работу ветряных фермы. Продукция данной комании доволно обширна, начиная от компьютеров для оправления места установки мельницы до регистраторов данных для полного измерения показателей турбин ветра. Для того, чтобы объединить измерения устройств в системы SCADA используемые для контроля ветряных ферм, как стандарт во всех регистраторах данных, используется протокол MODBUS. Вся продукция сертифицирована согласно DIN EN ISO 9001:2000.

CUBE Engineering GmbH

Независимая, международная инжиниринговая компания, работающая в сфере ветряной энергии. Осуществила планирование и установку 7 700 ветряных турбин с отдачей приблизительно 9 000 МВТ за 17 лет. Основные клиенты — проект разработчики, компании энергоснабжения, производства по всему миру. Возможны как небольшие проекты и экспериментальные системы (до 10 кВт), так и масштабные проекты (до 180 МВТ)!

Gesellschaft für Handel und Finanz GmbH

С 1985, GHF вложил капитал 2.5 миллиарда ЕВРО в развивающиеся рынки. С 1997 года, более чем 720 миллионов ЕВРО было инвестировано в силу ветра с 315 установками и выходной мощностью почти 510 мВт. Группа GHF — является лидер немецкого рынка в обеспечении функционирования и управления ветряных ферм. Также GHF организует инвестирование. Области специализации: построение концепции, основное планирование, обеспечение недвижимым имуществом, процедуры одобрения, написание проекта, финансирование, строительство и сборка, ввод в действие, поставка под ключ, управление, продажа готовых ветряных ферм.

GE Wind Energy GmbH

Дженерал Электрик Энергия является вторым по величине в мире поставщиком технологий для электростанции, обслуживающих энергетических компаний и систем управления энергией. В 2008, это подразделение Дженерал Электрик Энергия, которая размещается в Атланте (США), достигло товарооборота почти 22 миллиарда долларов США. Дженерал Электрик Энергия разрабатывает и ветряные турбины в Германии, Испании, Китае, Канаде и США.
Диапазон продукции Дженерал Электрик Энергия охватывает турбины с номинальными выходом от 1 500 кВт до
3 600 кВт и дополнен поддержкой, которая может начинаться от проектной разработки до обеспечения бесперебойной работы и обслуживания ветряной турбины. К декабрю
2008, Дженерал Электрик Энергия создала и/или разработала более чем 10 000 ветряных турбин во всем мире с выходом в общей сложности более чем 9 900 МВТ.

Prowind GmbH

Главный офис компании PROWIND располагается Osnabrueck (Германия). Компания спроектировала, профинансировала и создала больше чем 16 ветряных ферм и 3 предприятия по производству биогаза с 2000 года. Как компания, предоставляющая полный комплекс услуг, PROWIND обеспечивает проектное планирование, разработку, финансирование и постройку, а так же техническое и операционное управление для клиентов и партнеров. Основной деятельностью компании остается создание электричества энергии ветра, хотя производство энергии посредством фотовольтаики является новым успешным направление деятельности компании. PROWIND развивает солнечный парки в Испании и Италии, и ветряные фермы в Ирландии, Англии, Франции, Румынии, Канаде, Бразилии и Австралии, и осуществляет получение более чем 1 000 мВт.

Wilh. Lambrecht GmbH

LAMBRECHT разрабатывает, производит и продает профессиональные метеорологические измерительные приборы. Инновации, функциональные возможности, качество и длинное сроки службы продукции принесли компании успех. Датчики и системы LAMBRECHT используются в 150 стран. В течение многих лет, метеорологические службы, производители ветряных турбин, представители правительств и многие другие доверяли экспертам LAMBRECHT. LAMBRECHT придумал новый, модульный датчик, который был спроектирован со всеми требованиями ветряной промышленности. С ее сериями датчиков: Basic, Industry, Professional, LAMBRECHT может поставлять совершенный датчик ветра для любых систем ветряных турбин и любых климатических условий.

Vestas Central Europe

Группа Vestas, размещенная в Randers (Дания), является ведущим в мире производителем ветряных турбин. Ее главные виды деятельности — производство, продажа, маркетинг и обслуживание систем генерации электричества из ветра. С многолетним опытом в этой области Vestas поспособствовала созданию энергии ветра, конкурентоспособной сегодня. Vestas появился в Германии в октябре 1983, когда она устанавила первую ветряную турбину V15, со выходной мощностью 55 кВт, на побережье Северного моря Шлезвиг-Гольштейна. С тех пор, Vestas Deutschland, находящаяся в Husum, установила более чем 35 000 ветряных турбин во всем мире.

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.

Комментарии к статье

* Дополнительные прямые и косвенные затраты, которые приходится нести государству, другим хозяйствующим субъектам, людям из-за деятельности данного предприятия, например на очистку воды и воздуха, на лечение и т.д. Разумеется, такие подсчёты вряд ли могут быть очень точными, и существует простор для спекуляций в ту или иную сторону.

Энергия Ветра — источник энергии.Альтернативные источники энергии — ветер

Ветровая энергия может быть рассмотрена как форма солнечной энергии, как солнце — движущая сила любых погодных событий. Энергия ветра служить человеческим потребностям все 2000 лет и остался одним из наиболее перспективных возобновляемых альтернативных источников энергии.

Ветер — постоянно меняющиеся энергия.

Это во многом зависит от географического расположения, а также рельеф земной поверхности. Скорость ветра увеличивается к вверх от земли. Извлеченные мощность пропорциональна кубу скорости ветра, таким образом, удвоение скорости, выходная мощность увеличивается в восемь раз. Таким образом, ветер, со средней скоростью 5 м / с в два раза сильне ветра, со средней скоростью 4 м / с.

Объектов для строительства ветрогенераторов могут служить места без большого скопления деревьев и зданий, так как эти барьеры снижения скорости ветра.

Современные ветровые турбины — устойчивые и долговечные машины. Они очень эффективно преобразует энергию ветра в электричество. Желая воспользоваться ветровой энергией, возник вопрос, можно ли установить ветровую турбину,в месте проживания. А именно, независимо от скорости ветра достаточно, экономические и технические мощности использования. Есть ли выбор места или даже страны достаточных ресурсов ветра мощностью можно убедиться на ветрового атласа.

В Западная Европа сильные ветра наблюдаються в прибрежных и возвышенных регионах. Если на месте ветровых ресурсов недостаточно, она должна искать альтернативные, более подходящей формы возобновляемой энергии.

Ветровая энергия может быть использована для производства электричества, а требую обширного расположения на земле, если вы хотите произвести достаточно энергии. В настоящее время в мире быстро совершенствуется в использовании ветровой энергии. Из всех существующих в настоящее время возобновляемые источниках энергии, энергии ветра крупнейший конкурент в тарифы с традиционными источниками энергии. Быстрое улучшение не только в промышленных энергии ветра, который использует сотни тысяч киловатт энергии, но и дома к дому или месту индивидуальных потребностей, которые часто используются ветрогенератор в нескольких киловатт . Такие высокие темпы связи с благоприятными экономическими условиями и о том, что это чистая энергия — энергия будущего.

Общая мощность ветроэнергетики в 1999 году 13450 МВт.

Высокотехнологичные ветряки для производства около 20% электроэнергии, необходимой для США (то есть, примерно так же, как производство атомных электростанций). Важно понимать, что 1% площади означает, что оборудование занимает всего 5% земли, только ветроэлектростанция будет находиться на некотором расстоянии друг от друга. Хотя ветрогенераторы чистый источник, производить достаточно электричества, но также имеет много недостатков:

· возможно использовать энергия ветра не везде.

· высокая технологичность в ремонте и обслуживании.

· достаточно высокие затраты на текущий ремонт.

· нарушение ландшафта и скрывать солнце.

· страдают от климатических бедствий.

Однако, для того, чтобы улучшить условия жизни в странах Западной Европы (Дания, Германия, Голландия и др.) широко используются ветровая энергия. Современные энергии- энергия ветра преобразуется в электрическую энергию, которая используется для бытовых целей, а излишки транспортируется в центральную сеть.

Годовой выработка мощностей за счет энергии ветра росла в мире 2000 — 2004 приходилось 28%, и эта технология является вторым наиболее быстро растущих технологий. Ветровая энергия в основном распространены в Испании и Германии (эти страны в 2004 году еще на 2000 МВт повысили мощности за счет энергии ветра) и в меньшей степени, Индии, США и Италии. Некоторые страны, например.

Россия, Китай, Южная Африка, Бразилия, Мексика и другие., В настоящее время только начинают осваивать эту технологию.

Энергия ветра в последнее десятилетие начали рассматривать как национальное достояние, в каждой стране, так же, как ископаемое топливо (нефть, газ) . Эти энергетические ресурсы, в отличие от ископаемого топлива, является возобновляемыми. Их использование обеспечивает значительную экологическую, социальную и политическую выгоду, но в ближайшем будущем и будет содержать четкие экономические преимущества.

Ветроэнергетические технологий в последнее десятилетие стало самым развивающиеся технологии во всем мире. В 2005 году энергии ветра в мире насчитывало 57 837 МВт. Большинство из них — 70,6% — то есть 40 455 МВт в Европе, 16,8% — Северная Америка и 12,6% — остальной мир.

ЕС в 2005 году ветровой энергии было произведено 69,5 млрд. кВт-ч электроэнергии, или 21,7% больше, чем в 2004 году Это больше, чем 2% от общего производства электроэнергии в ЕС.

По энергии ветра установленным ​​суммарным мощностям в ЕС явно доминируют Германия и Испания, однако, число энергии ветра на душу населения впереди Дания более чем в два раза.

В 2005 году В Дании было более 5000 ветряных турбин.

Более 8% из них относятся к энергии ветра кооперативов или отдельные ферм. Более 100 тысяч семей в датских ветряных турбин или кооперативных акционеров. Дания и Швеция, чтобы вкладывать средства в энергию ветра, и считают это более полезны, чем держать их в банке.

Ветер мощность в 2005 году и ветровой энергии, произведенной электроэнергии в 2005 году Членов ЕС

Электроэнергия, произведенная в 2005 году, млрд. кВт-ч

1997 Европейской комиссии по возобновляемым источникам энергии Белой книге говорится, что энергия ветра установленной мощности к 2010 году увеличится до 40 000 МВт, в то время как количество электроэнергии достигнет 80 млрд. кВт-ч в год. Такой ветер pagaintos количество электроэнергии позволит сократить ежегодные выбросы СО 2 в энергетическом секторе, 72 миллионов человек. тонн.

Интенсивный рост ветроэнергетического рынка и технический прогресс позволяет предположить, что эти цели были полностью оправданы и достижимыми.

В 2010 году характеристик предлагаемой ветроэнергетической промышленности характеризуется следующими цифрами:

· Оснащен мощности — 70000 МВт из 10000 МВт в открытом море;

· Годовое количество электроэнергии — 167 млрд. кВт-ч, т.е. 50% всей электроэнергии из возобновляемых источников энергии и 5,5% от общего объема производимой электроэнергии, эта сумма эквивалентна 34270 тысяч европейских домохозяйств, или 85,7 млн человек годовой потребности;

· Суммарного инвестиций в ветроэнергетической промышленности — 49 млрд долларов. Евро.

Преимущества предоставляемые ветра развертывания энергетических мощностей, носит комплексный характер:

экономические, экологические, социальные и политические. Предусмотрено промышленности энергии ветра позволит Развитие десятилетия:

· Избегайте 13200000000. Евро купить органического топлива;

· Экономия 9,4 до 24 миллиардов долларов. EUR внешних издержек;

· Чтобы уменьшить выбросы СО 2 на 523 млн. т, т.е. 30% от ЕС для удовлетворения обязательств по Киотскому протоколу;

· Повышение вновь созданных рабочих мест, число 3 400 000-й

Европейских страны, недавно вступивших в ЕС, развитие ветроэнергетики, а также не будет оставлен позади.

2003 Весной европейских заседание Совета пригласить лидеров стран-кандидатов были приглашены к участию в целях ускорения ЕС активизировать усилия по повышению Eletre из возобновляемых источников энергии, создавать свои собственные национальные цели в этой области для каждой страны отдельно.

Бофорта шкала скорости ветра

Категории

Скорость в м / с

Характеристика

Оказывает

Право на получение TE

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *