Ветроэнергетика

    Интенсивности ветров сильно зависят и от географии. ВЭС выгодно использовать в таких  местах, где среднегодовая скорость ветра выше 3,5—4 м/с для небольших станций и выше 6 м/с для станций большой мощности.

    Таблица 1. Возможности использования энергии ветра в СНГ

    Как следует из приведенных выше цифр, мощность одной ветроустановки не превышает в исключительных случаях 4 МВт, а в серийных установках — 200-250 кВт. Но и при столь малых мощностях, ветроагрегаты — довольно громоздкие сооружения. Даже сравнительно небольшой ветроагрегат "Сокол" мощностью 4 кВт состоит из мачты высотой 10 м (с трехэтажный дом) и имеет диаметр трехлопастного ротора 12м (который принято называть "колесом", хотя это вовсе и не колесо). ВЭС на большие мощности и размеры имеют соответствующие. Так, установка на 100 кВт имеет ротор диаметром 37 м с массой 907 кг, а ротор установки "Гровиан" обладает размахом лопастей 100 м при высоте башни тоже 100 м, т.е. выше 30-этажного дома. И при этом такая башня должна быть достаточно массивной и прочной, чтобы выдержать и массу громадного ротора, и вибрации, возникающие при его работе. Развивает этот огромный аппарат сравнительно небольшую мощность — всего 3-4 МВт, а с учетом простоев из-за штилей и работы на пониженной мощности при слабом ветре, средняя мощность оказывается и того ниже — порядка 1 МВт (такое соотношение между номинальной и средней мощностями ВЭС подтверждает следующий факт: в Нидерландах на долю ВЭС приходится 0,11 % всех установленных мощностей, но вырабатывают они только 0,02% электроэнергии). Таким образом, для замены только одной АЭС мощностью 4 млн. кВт потребовалось бы соорудить около четырех тысяч таких монстров с соответствующим расходом стали и других материалов. Если бы мы не захотели связываться с такими уникальными гигантами и решили развивать ветроэнергетику на серийных ветроагрегатах мощностью 4 кВт (средняя мощность 1 кВт), то их бы потребовалось для такой замены около 4 млн. штук. При таких масштабах количество, как говорится, переходит в качество, и возникают проблемы совсем иного рода.

    Казалось  бы, раз ветер дует бесплатно, значит, и электроэнергия от него должна быть дешевой. Но это далеко не так. Дело в том, что строительство большого числа ветроагрегатов требует значительных капитальных затрат, которые входят составной частью в цену производимой энергии. При сравнении различных источников, удобно сопоставлять удельные капиталовложения, т.е. затраты на получения 1 кВт установленной мощности. Для АЭС эти затраты равны примерно 1000 руб/кВт. В то же время, наша ветроустановка АВЭ-100/250, способная при скорости ветра 6 м/с развивать мощность 100 кВт, стоит 600 тыс руб. (в ценах 1989 г.), т.е. для нее капзатраты составляют 6000 руб./кВт. А если учесть, что ветер не всегда дует с такой скоростью, и что поэтому средняя мощность оказывается в 3-4 раза меньше максимальной, то реальные капзатраты составят порядка 20 тыс.руб./кВт, что в 20 раз выше, чем для АЭС. [5] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Перспективы развития

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

    Мощность  высотных потоков ветра (на высотах 7-14 км) примерно в 10-15 раз выше, чем  у приземных. Эти потоки обладают постоянством, почти не меняясь в течение года. Возможно использование потоков, расположенных даже над густонаселёнными территориями (например — городами), без ущерба для хозяйственной деятельности.

    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 тысяч 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. Венесуэла за 5 лет с 2010 года планирует построить 1500 МВт. ветряных электростанций.

    Международное Энергетическое Агентство International Energy Agency (IEA) прогнозирует, что к 2030 году спрос на ветрогенерацию составит 4800 гигаватт.[6]

    Поскольку характеристики ветра внутри континента отличаются от характеристик ветра  прибрежных зон и вблизи побережья, характеристики соответствующих ВЭУ (начальная скорость вращения, скорость достижения номинальной мощности и  др.) также разнятся. Так, хорошо зарекомендовавшие  себя в эксплуатации ВЭУ внутриконтинентального базирования ряда немецких фирм начинают работу со скоростей ветра 3,0-4,0 м/с  и достигают номинальной мощности при скоростях 10-13 м/с. Следовательно, освоение ветроэнергетики в Беларуси необходимо вести, ориентируясь на ВЭУ  зарубежного производства внутриконтинентального базирования. огласно мировой практике, типоряд ВЭУ В12 и В14 по номинальной мощности соответствует диапазону от 1 кВт до 1,5 МВт. При этом ВЭУ В12 для континентального базирования в Европе обладают диапазоном номинальной рабочей скорости ветра в центре ветродвигателя от 12 до 14 м/с, а ВЭУ В14 прибрежного и морского базирования имеют такую номинальную скорость более 14 м/с. Определен также типоряд ВЭУ В6, В8, В10 на соответствие ветровым климатическим зонам, характерным для равнинно-холмистой местности. Для типоряда ВЭУ В6, В8, В10 на уровне оси ветродвигателя номинальная рабочая скорость ветра соответственно распределяется в диапазонах 6-8 м/с, 8-10 м/с и 10-12 м/с. .

    Для ветроэнергетики Беларуси энергетический ресурс ветра практически неограничен. В стране имеется развитая централизованная электросеть и большое количество свободных площадей, не занятых субъектами хозяйственной деятельности. Поэтому  размещение ветроэнергетических установок (ВЭУ) и ветроэлектрических станций (ВЭС) обусловливается только грамотным  размещением ветроэнергетической  техники на пригодных для этого  площадях. Возможности приобретения зарубежной ветротехники весьма ограничены вследствие отсутствия достаточного выбора именно того оборудования для ВЭУ  и ВЭС, которое соответствует  климатическим условиям Беларуси, а  также мощного противодействия  ответственных административных работников от официальной энергетики. Отсутствие инфраструктуры по проектированию, внедрению  и эксплуатации ветротехники и, соответственно, практического опыта и квалифицированных  кадров можно преодолеть только в  ходе активного сотрудничества с  представителями развитой ветроэнергетической  инфраструктуры зарубежья.

    Для первоначального этапа развития ветроэнергетики Беларуси определены 1840 площадок для строительства как  одиночных ВЭУ, так и ВЭС с потенциалом более 200 млрд кВт(ч. Выявленные на территории Беларуси площадки под ветроэнергетику — это, в основном, гряды холмов высотой от 20 до 80 м с фоновой скоростью ветра 5 м/с и более, на которых можно возвести от 5 до 20 ВЭУ. Каждому внедрению должно предшествовать детальное обследование места строительства ВЭУ. Невыполнение условий по результатам обследований приведет к значительным ошибкам в оценке выработки энергии. При выборе конкретных образцов ВЭУ необходимо дополнительно учитывать ряд факторов, связанных с величиной фактического ветроэнергетического ресурса в месте непосредственного размещения ВЭУ. К таким факторам относятся: абсолютная высота местности, высота возвышения площадок и их открытость, отдаленность предполагаемого места размещения ВЭУ от потребителя и особенно от линий электропередачи, в т.ч. от трансформаторных подстанций и т.п. Выборочные обследования зон опытной эксплуатации ветротехнического оборудования на территории Беларуси показали, что при оптимальном выборе строительной площадки для возведения ВЭУ (на возвышениях и открытой местности, на берегах водных массивов и т.п.) окупаемость ВЭУ при среднегодовой скорости ветра 6-8 м/с укладывается в срок около 5 лет. Наиболее эффективно обеспечивается использование современной зарубежной ветротехники на территориях зон со среднегодовыми фоновыми скоростями не ниже 4,5 м/с на холмистом рельефе. К таким регионам относятся: возвышенные районы большей части севера и северо-запада Беларуси, центральная зона Минской области включая прилегающие с запада районы, Витебская возвышенность. Местами на обследуемых территориях возможно обнаружение не выявленной ранее энергоэффективной холмистости, а также других энергоэффективных площадок для строительства не только мощных ВЭУ, но и ВЭС (например, в продуваемых долинах большой протяженности, вблизи крупных водных массивов, на высоких откосах и т.п.).

    Исходя  из ветроэнергетического потенциала только в Минской области насчитывается 1076 строительных площадок под размещение на каждой от 3 до 10 ВЭУ континентального базирования мощностью до 1000 кВт. Среднегодовая выработка только 10% этих ВЭУ в статистическом распределении времени работы в номинальном режиме от 2500 до 3300 часов в год на срок эксплуатации установок составляет около 2676 млн кВт(ч. Соответственно среднегодовая экономия жидкого топлива составит более 800 тыс. тонн. Сроки окупаемости капитальных вложений в ветротехнику сопоставимы со сроками окупаемости малых гидроэлектростанций, парогазовых и газо-мазутных электростанций и значительно ниже данных сроков для угольных, атомных и дизельных электростанций. По завершении срока окупаемости затраты на эксплуатацию ВЭУ неизмеримо ниже аналогичных затрат для электростанций, работающих на жидком, газообразном, твердом и ядерном топливе, т.к. не нуждаются в поставках ископаемых источников энергии. Следует учитывать, что ветроэнергетическая отрасль за счет каждой ВЭУ начинает вырабатывать энергию немедленно после монтажа и при этом не требует гигантских единовременных капитальных вложений, также как и концентрированных вложений при заменах по завершении сроков эксплуатации каждой отдельной ВЭУ. Основными препятствиями к развитию ветроэнергетики в Беларуси как путем внедрения зарубежной ветротехники континентального базирования, так и посредством организации производства собственных ВЭУ остаются проблемы финансирования работ по созданию ВЭУ и ВЭС, тарифной и налоговой политики, отсутствия льгот при закупке и эксплуатации ветроэнергетического оборудования, стандартизации и сертификации продукции.[7] 
 
 
 
 
 
 
 

    Заключение

    Так как Беларусь не располагает собственными топливно-энергетическими ресурсами (лишь 15% собственных ТЭР покрывают потребности страны, остальные 85% импортируются — в основном из России), происходит постоянный рост цен на топливо и импортируемую электроэнергию, то для Беларуси чрезвычайно важно включать в топливно-энергетический баланс вторичные энергоресурсы и возобновляемые источники энергии, одним из которых является ветер. С учётом того, что стоимость ветровой энергии снижается на 15% в год и имеет дальнейшие перспективы снижения цен относительно стоимости энергии АЭС, и уже сейчас способна конкурировать на рынке, для Беларуси очень важно найти средства и возможности для того, чтобы использовать данный вид энергии для своего же блага.

    В нашей стране энергия ветра может  ежегодно производить 6,5 — 7 млрд кВТч электрической энергии, что эквивалентно использованию около 2 млн т у.т. в год. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  использованных источников

1. Алан Уатт, «Электроэнергия: варианты и выборы», «Книжное издательство», Торонто, (1986)
2. К. Маркс, «Машины. Применение природных сил и науки», «Вопросы истории естествознания и техники», вып. 25, М., изд-во «Наука», (1968)
3. В. А. Брылева, Л. Б., Воробьева «Нетрадиционные возобновляемые источники энергии», Мн., (1996)
4. Д. Дэвинса, «Энергия», М.: Энергоатомиздат, (1985)
5. Соболь Я.Г. «Ветроэнергетика в условиях рынка» (1992-1995 гг.), Энергия: Экон., техн. экол. 1995. №11.
6. Веб-ресурс www.wikipedia.org
7. В.Г. Пекелис, «Белэнергосетьпроект», Н.А. Лаврентьев, Международная академия экологии, Г.Г. Камлюк, Госкомгидромет Беларуси, Минск, журнал "Строительство и недвижимость".