Ветроэнергетика в РБ

Таблица 5. Вред, наносимый животным и птицам. Данные AWEA.

Примечание. Источник [5]

6) 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.

ХАРАКТЕРИСТИКА  ВЕТРОУСТАНОВОК

По  данным  американских  фирм,  разрабатывающих  ветровые  установки, расчетная стоимость 1 кВт  мощности  составляет  935  долларов  для  станции мощностью 500 кВт и 430 долларов для  станции  мощностью  1500  кВт,  т.  е. вполне  приемлемые   значения.   Однако   следует   учесть   соображения   о необходимости учета стоимости земельных и экологических факторов, что  может существенно изменить указанные величины. Экономически  приемлемой  считается работа ветровой установки в течение  примерно  2500  ч/год.  Считается,  что сооружение ветровой установки мощностью до 5-6  кВт  экономически  оправдано при скорости ветра 3,5 – 4,0 м/с. Для больших установок  требуется  скорость ветра, равная 5,5 – 6,0  м/c. 

Сразу  же  возникает  вопрос,  –  что  делать потребителю в то время, когда нет ветра или его  скорость  недостаточна  для обеспечения работы установки? В этом случае имеется несколько  возможностей. Одна из них  –  использование  резервного  источника  энергии,  в  частности

подключение другой  энергосистемы.  Другой  вариант  предусматривает  работу ветровой установки с аккумулятором энергии.

      Ветроустановки классифицируются по следующим признакам:

      - положению ветроколеса относительно направления ветра;

      - геометрии ветроколеса;

      - по мощности ветроустановки.

      В настоящее время технические средства включают два основных типа

промышленных ветроустановок: горизонтальные – с горизонтально осевой

турбиной (ветроколесом), когда ось вращения ветроколеса параллельна

воздушному потоку; вертикальные – с вертикально осевой турбиной (ротором), когда ось вращения перпендикулярна воздушному потоку.

      Ветроколеса с горизонтальной осью делятся на однолопастные, двухлопастные, трехлопастные, многолопастные; с вертикальной осью различают следующие конструкции роторов: чашечный анемометр, ротор Савониуса, ротор Дарье, также имеются конструкции с концентратами (усилителями) ветрового потока, такие, как ротор Масгрува, ротор Эванса, усилители потока специальной конструкции.

      Следует отметить, что ветроколеса  с  вертикальной  осью  вращения,  в

отличие от таковых с  горизонтальной,  находятся  в  рабочем  положении  при любом направлении ветра, однако  их  принципиальными  недостатками  являются большая подверженность  усталостным  разрушениям  из-за  возникающих  в  них автоколебательных процессов и  пульсация  крутящего  момента,  приводящая  к нежелательным  пульсациям  выходных  параметров  генератора. Из-за этого подавляющее большинство  ветроагрегатов  выполнено  по  горизонтально-осевой схеме,   хотя   продолжаются   всесторонние проработки  различных типов вертикально-осевых установок.

      По мощности ветроустановки делятся на: малой мощности –  до  100  кВт,

средней – от 100 до 500 кВт, и большой (мегаваттного класса) – 0,5-4  МВт  и

более.

      Часто  идет  речь  о  малой  ветроэнергетике,  назначение  которой   –

обеспечение водоподъема для сельскохозяйственных целей,  получение  тепла и электропитания отдельных  потребителей  в  неэлектрофицированных  районах  и т.п.

Во многих странах налажено серийное производство  ветроустановок  малой мощности. Например, в  России  НПО  "Ветроэн"  серийно  выпускает  установки мощностью 4 кВт  с  диаметром  колеса  6  м.  Следует  отметить,  что  малая ветроэнергетика не требует больших территорий,  ее  можно  развивать  везде, где имеются для этого соответствующие условия.

Выбор характеристик ветроколеса для ветроустановки в конкретных ветровых условиях определяется целями, которые перед ней ставятся. Обычно это требование максимизации производства энергии за год, чтобы, например, уменьшить потребление топлива тепловыми станциями единой энергосистемы, либо обеспечение производства определенного минимума энергии даже при слабом ветре, чтобы, например, сохранить работоспособность насосов системы водоснабжения.

Одной из важнейших характеристик ветроколеса является его быстроходность, которая зависит от трех основных переменных: радиуса ометаемой ветроколесом окружности, скорости ветра, угловой скорости вращения колеса. Горизонтальные ВЭУ среднего и мегаваттного класса имеют быстроходное колесо обычно с 2-3 лопастями, которое вместе с капсулой агрегата с помощью автоматической системы ориентации поворачивается на башне по направлению ветра.

В настоящее время в ряде стран осуществляется серийное производство таких ВЭУ с диаметром колеса 20-40 м и мощностью 100-500 кВт, построены опытные горизонтальные ВЭУ с диаметром колеса до 70-100 м и мощностью 3-4 МВт. Для вертикальных ВЭУ не нужна система ориентации, что является их преимуществом, однако, из-за присущих им недостатков они менее распространены и находятся в стадии усовершенствования конструкции.

В настоящее время в энергосистеме работают ВЭУ мощностью до 500 кВт, пущена опытная ВЭУ с диаметром ротора 64 м, высотой 110 м, мощностью 4 МВт.

Следует отметить, что, чтобы получить мощность ветроустановки, например 1 МВт, требуется диаметр ветроколеса порядка 60 м. Отсюда и большая материалоемкость ветроэнергетики. По удельной материалоемкости

(металлоемкости) ветроустановки на два порядка превышают тепловые

энергоустановки равноценной мощности, что в условиях всеобщего дефицита металла само по себе уже является большим недостатком ВЭУ. А тенденция замены металлических конструкций на стеклопластиковые требует экологического анализа последствий химических производств, предшествующих созданию данных материалов.

ОСОБЕННОСТИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ В ГЕРМАНИИ

Активное развитие ветроэнергетика Германии получила после Чернобыльской аварии. Правительство Германии приняло решение развивать производство энергии из возобновляемых источников.

Первая правительственная программа поддержки ветроэнергетики под названием "100 МВт ветра" появилась в Германии в 1989 году. Ощутимый рост ветроэнергетики начался с принятием в 1991 году закона Electricity Grid Feed Act. В 2000 году была принята новая версия Акта, а уже в 2002 году суммарные мощности германской ветроэнергетики достигли 10 000 МВт.

Таблица 6. Рост мощностей ветряных электростанций Германии, МВт.

В 2006 году ветроэнергетика Германии произвела 30,5 млрд кВт•ч электроэнергии. Для сравнения: в том же году вся гидроэнергетика Германии произвела 21,6 млрд кВт•ч электроэнергии, что составляет 3,5% от всего потребления электричества в Германии.

В 2006 году выручка германской индустрии ветроэнергетики составила 7,2 миллиарда евро, из них 5,6 миллиардов евро пришлось на стоимость ветряных турбин и компонентов (лопасти, башни и т. д.). По оценкам Германского Института Ветроэнергетики (DEWI) германские производители ветряных турбин и компонентов занимают 37% долю мирового рынка. В 2006 году производство оборудования для ветроэнергетики выросло в Германии примерно на 50%. В 2007 году в ветряной индустрии Германии было занято 80 000 человек, включая смежные отрасли: строительство, проектирование, консультации, продажи, финансы, образование и т. д. На экспорт было отправлено 71% произведённого оборудования и услуг на общую сумму около 3,5 миллиардов евро.

За 2006 год в Германии было построено 1208 новых ветрогенераторов суммарной мощностью 2233 МВт. Прирост составил 23,5% в сравнении с 2005 годом. В 2007 году в Германии было построено 1625 МВт. новых ветряных электростанций. В 2008 году 866 новых ветрогенераторов суммарной мощностью 1665 МВт.

В 2008 году в Германии работали 20301 ветряных турбин суммарной мощностью 23902,77 МВт.

ОСОБЕННОСТИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ В ДАНИИ

Дания начала развитие своей ветряной энергетики в 1970-х годах XX века вслед за экономическими последствиями, вызванными ростом цен на нефть. В 1980-х годах правительство Дании приняло решение сократить к 2005 году выбросы СО2 на 22% в сравнении с 1988 годом. После Чернобыльской аварии, в 1988 году правительство Дании запретило строительство атомных электростанций.

Первая промышленная ветряная турбина была установлена в Дании в 1976 году. К январю 2007 года в Дании было построено более 5267 ветряных турбин суммарной мощностью 3136 МВт.

Таблица 7. Рост ветряных мощностей Дании, МВт.

75% ветряных турбин принадлежат частным инвесторам. Около 100 тысяч граждан Дании инвестировали в ветряную энергетику. Половина ветрогенераторов принадлежит кооперативам. К 1996 году было создано около 2100 кооперативов, которые инвестировали в строительство ветряных электростанций и владели ими.

Датские производители оборудования для ветроэнергетики примерно 90% своей продукции и услуг отправляют на экспорт. В 2006 году компании Дании произвели ветряных турбин суммарной мощностью 5439 МВт, из них на экспорт было отправлено 99%. Датские компании занимают около 38% мирового рынка оборудования для ветроэнергетики. Суммарная выручка датских компаний — около 3 млрд евро в год. В ветряной индустрии Дании занято примерно 20 тыс. человек. В 1996 году в индустрии было занято менее 10 тыс. человек.

В 2006 году ветряные турбины Дании произвели 6,108 млн кВт•ч электроэнергии, что составило 18,5% производства электроэнергии. В первой половине 2007 года ветряная энергетика выработала 21,7% электроэнергии, произведённой в Дании.

ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА В РОССИИ

Технический потенциал ветровой энергии России оценивается свыше 50 000 миллиардов кВт•ч/год. Экономический потенциал составляет примерно 260 млрд кВт•ч/год, то есть около 30 процентов производства электроэнергии всеми электростанциями России.

Установленная мощность ветровых электростанций в стране на 2006 год составляет около 15 МВт.

Одна из самых больших ветроэлектростанций России (5,1 МВт) расположена в районе поселка Куликово Зеленоградского района Калининградской области. Её среднегодовая выработка составляет около 6 млн кВт•ч.

На Чукотке действует Анадырская ВЭС мощностью 2,5 МВт (10 ветроагрегатов по 250 кВт) среднегодовой выработкой более 3 млн кВт•ч, параллельно станции установлен ДВС, вырабатывающий 30 % энергии установки.

Также крупные ветроэлектростанции расположены у деревни Тюпкильды Туймазинского района респ. Башкортостан (2,2 МВт).[10]

В Калмыкии в 20 км от Элисты размещена площадка Калмыцкой ВЭС планировавшейся мощностью в 22 МВт и годовой выработкой 53 млн кВт•ч, на 2006 год на площадке установлена одна установка «Радуга» мощностью 1 МВт и выработкой от 3 до 5 млн кВт•ч.

В республике Коми вблизи Воркуты строится Заполярная ВДЭС мощностью 3 МВт. На 2006 действуют 6 установок по 250 кВт общей мощностью 1,5 МВт.