Ветроэнергетика США
США — один из лидеров мировой ветроэнергетики как по размерам имеющихся ветряных электростанций (40 ГВт), так и по темпам роста установленных мощностей. Pacific Northwest Laboratory в 2001 г. оценила потенциал ветроэнергетики 20 штатов США на уровне 10 777 млрд кВт·ч электроэнергии в год, что в три раза больше потребления США в 2001 г.
Основным толчком к реализации программы, направленной на развитие ветроэнергетики в США, стало введение в 1973 г. эмбарго на нефть.
Попытки использовать энергию ветра для производства электроэнергии предпринимались и раньше. В 1940 г. в штатах построили ветроагрегат мощностью в 1250 кВт, через 5 лет одна из его лопастей получила повреждение. По экономическим расчетам заниматься ремонтом было невыгодно, и взамен ВЭУ построили обычную дизельную электростанцию. В дальнейшем развитием ветроэнергетики в США стала заниматься компания Westinghouse Electric, которая первой разработала электрогенерирующие установки мощностью 200 кВт.
Коммерческое развитие ветроэнергетической промышленности США началось после принятия в 1978 г. государственного акта по регулированию политики страны в области коммунального хозяйства (PURPA) и введенных налоговых льгот для инвесторов в производство ВЭУ. В результате только за период 1981-1984 гг. в Калифорнии было установлено 6870 ветряков. Однако после 31 декабря 1985 г., когда закончилось предоставление налоговых льгот, а цена на нефть упала до 10 долл. США за баррель, множество мелких компаний — производителей ветряков исчезло с рынка. Смогли «выжить» только наиболее надежные и перспективные.
Интерес к ветроэнергетике в США возобновился лишь в 1998 г. В представленном на рассмотрение американскому Конгрессу бюджете на 2000 г. администрация Клинтона предложила увеличить расходы на финансирование различных программ развития альтернативных источников энергии, а также энергосбережения. Федеральное правительство начало предоставлять кредиты, налоговые льготы, однако происходило это неравномерно, с долгими перерывами, что привело к столь же неравномерному приросту мощностей: 400 МВт в 2002 и 2004 гг. и приблизительно 1700 МВт в 2001 и 2003 гг. Это, в свою очередь, препятствовало вливанию в отрасль долгосрочных инвестиций.
В августе 2005 г. в США был принят закон «Об энергетической политике». Закон установил приоритет ВИЭ и вопросам энергетической эффективности, ввел значительные налоговые льготы для поощрения мер в области энергосбережения. Принятые меры вызвали очередной подъем активности: в 2005 г. в стране были установлены рекордные 2431 МВт новых ветроэнергетических мощностей, таким образом, США впервые за последние десять лет удалось выйти в мировые лидеры по этому показателю.
ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ
Ветрогенератор мощностью 1 МВт сокращает ежегодные выбросы в атмосферу на 1800 тонн СО2, 9 тонн — SO2, 4 тонны — оксидов азота. По оценкам Global Wind Energy Council, к 2050 г. мировая ветроэнергетика позволит сократить ежегодные выбросы СО2 на 1,5 млрд тонн.
В 2007 г. ветряные электростанции США выработали более 48 млрд кВт·ч электроэнергии, что составило примерно 1% от всей электроэнергии, произведенной в США за 2007 г.
По данным Американской ассоциации ветряной энергетики (AWEA) в 2008 г. США вышли на первое место в мире по мощностям построенных ветряных электростанций. За год было построено 8358 МВт новых ВЭС. На конец 2008 г. суммарные мощности ВЭС США составляли 25170 МВт.
Новая ветряная электростанция в США получает налоговые льготы в размере 0,015 долл. США за каждый произведенный кВт·ч электроэнергии. Налоговая льгота действует в течение 10 лет. Государство субсидирует только исследовательские работы и производство оборудования для ветряной энергетики.
Американские фермеры, предоставившие часть земли под размещение ВУ получают ежегодно 3000-5000 долл. США арендных платежей за одну установку, построенную на их участке. Некоторые фермы от сдачи земли в аренду ветряным электростанциям получают доходов больше, чем от основной деятельности.
Американская ветроэнергетическая ассоциация (AWEA) прогнозирует, что к 2020 г. суммарная мощность малой ветроэнергетики США вырастет до 50 ГВт, что составит около 3% от суммарных мощностей страны.
В индустрии малой ветроэнергетики будут заняты 10 тыс. человек. Они ежегодно будут производить продукции и услуг на сумму более чем 1 млрд долл. США.
Перспективы развития
Принимая во внимание, что традиционные источники энергии имеют свойство заканчиваться, а их использование приводит к загрязнению атмосферы планеты, то все большее количество стран, принимают внутренние и межгосударственные соглашения о защите экологии и контролю за потреблением энергоресурсов. В развитие этой тенденции, использование возобновляемых источников энергии, к тому же являющихся экологическими чистыми, является очень актуальным
Для стимулирования развития отрасли, в ряде стран разработаны направления деятельности, в этой области энергетики, это:
- Развитие морских ветропарков;
- Мотивация населения и промышленности в установке ветровых генераторов;
- Наращивание процента ветровой энергетики в общем энергопотреблении.
В связи с этим, развитие ветроэнергетики, как источника альтернативной энергии, постоянно продолжается и будет иметь тенденцию к ускорению этого процесса. Ярким примером таких разработок являются плавающие и парящие ветровые генераторы.
Плавающие ветровые генераторы – монтируются вдали от берега, на глубине 100 и более метров. Первые подобные устройства, были смонтированы в 2007 году, в Норвегии. В связи с тем, сто на поверхности моря всегда, за редким исключением бывает полный штиль, присутствует движение воздушных масс, то КПД установок смонтированных подобных образом, выше, чем у монтируемых на поверхности земли.
Парящие ветровые генераторы – представляют из себя надувную сферу, наполненную гелием, и турбины, расположенной по центру устройства.
К тому же конструкторы и разработчики не останавливаются на достигнутом, работы продолжаются в постоянном режиме.
Аргументы в пользу развития российской ветроэнергетики
Несмотря на факторы препятствия развитию ветряной энергетики, существующие и планируемые для реализации проекты во многом смогли получить жизнь благодаря следующим положительным аспектам применения данного рода систем:
- Концепция ветроэнергетических установок полностью исключает экологический вред окружающей среде.
- Уже отмечался фактор неблагоприятного климата с точки зрения использования энергии ветра, но и во многих зонах с активными потоками до 6-7 м/с вполне оправдывают себя частные установки как единственный вариант обеспечения электроэнергии.
- Доступность строительства. Это условный фактор, но если сравнивать реализацию таких генераторов с теми же традиционными станциями, то экономия будет существенной.
Вышеназванные аспекты можно отнести к естественным, но также есть и эффективный инструмент стимуляции в виде поддержки со стороны власти. Правительство России, оценивая перспективы ветроэнергетики в России до 2020 г., поставило задачу повысить долю вырабатываемой энергии от общего объема до 4,5%. На этом основании был разработан целый ряд нормативных актов, направленных на создание комфортных условий в развитии генерирующих объектов.
Ветроэнергетика в России
С начала ХХ века, с постепенным внедрением электричества в повседневную жизнь человека, использование ветровых установок было одним из способов получения электрической энергии. В разные годы эта отрасль переживала взлеты и падения, вызванные состоянием экономики страны, успехами в развитии технических устройств и потребностью в источниках энергии.
Россия — это большая страна, и благодаря своей значительной площади, а также расположением в различных географических и климатических зонах, обладает огромным потенциалом использования ветровой энергии. По данным экспертов, потенциал оценивается в более, чем в 50000 млрд.кВт.час электрической энергии в год, что может составлять до 30% производимой электроэнергии энергосистемой страны.
Возможность использования энергии ветра, в различных регионах, можно оценить, посмотрев на карту ветровых зон:
Из приведенной карты видно, что потенциально, использование ветровых установок, возможно на значительной территории страны. Наиболее благоприятные районы, это: прибрежные территории северных, Черного, Каспийского и Азовского морей, полуостров Камчатка, остов Сахалин, внутренняя территория страны от Волги и Дона, до Карелии, Алтая и Тувы.
В настоящее время развитию ветроэнергетики уделяется повышенной внимание, поэтому в последние годы, наблюдается динамика роста по вводу в эксплуатации энергетических мощностей, что видно из приведенной ниже диаграммы:
Использование ветровых генераторов, в разных регионах страны, получило неравномерное распространение, что обусловлено наличием определенных погодных условий, различных технических и финансовых возможностей регионов, а также потребностью в электрической энергии.
Российская ветроэнергетика
Все перечисленные плюсы ветроэнергетики, которые присутствуют в других странах, в России работают слабо. Стоимость киловатта электроэнергии ветровой в 3-8 раз превышает цену обычного традиционного электричества
Причин тому много, но главная – слабое внимание к этому альтернативному источнику энергии. Следствием такого отношения является то, что за год в России производится ветряными фермами столько электричества, сколько в Китае, например, за 2 часа
Ветроэнергетика в России – очень обширная тема, и ее мы обсудим в следующей статье.
Почему в России не строят ветряные электростанции :
https://youtube.com/watch?v=YWvLebcdP28
Технический комплекс отечественных ветрогенераторов
На данный момент реализуется несколько масштабных проектов, которые должны обеспечить энергонезависимость отдельных регионов на Чукотке, в Башкортостане, Карелии и т. д. Действующие станции преимущественно выполняют функции аварийного энергоснабжения и лишь в редких случаях применяются как способ оптимизации расходов на электроэнергию. К основным средствам ветроэнергетического комплекса России можно отнести генераторные установки мощностью 0,1-2 МВт. Особенно популярны многокомпонентные системы, включающие несколько малых генераторов по 250-550 кВт. На этих мощностях в среднем за год производится порядка 0,4 млн кВт*ч.
Характеризуется современное состояние ветроэнергетики в России и распространением индивидуальных генераторов. Это небольшие установки, которые способны покрывать энергетические запросы частных домовладений – на уровне 1-5 кВт. Впрочем, и популяризация маломощных ветряков сталкивается с проблемами, большинство из которых носит финансовые трудности в процессе проектирования, монтажа и покупки комплектующих.
Достижения ветряного направления в энергетике
Ветроэнергетика в мире получила в последние годы значительное развитие. Показательны результаты ветряной энергетики в Шотландии. Здесь ветряками вырабатывается электроэнергии на 25% больше, чем потребляют все жилые объекты страны, а это более трети всего энергопотребления. И самое интересное, что правительство Шотландии поставило задачу – к 2020 году все потребности в электричестве удовлетворять за счет работы ветряных электростанций. И шотландцы готовы на это потратить почти 46 миллиардов фунтов стерлингов. Взята стратегия на закрытие атомных станций и на развитие солнечных и ветряных электростанций.
Недавно в Канаде установили юбилейную ветряную станцию. Порядковый номер этого объекта – 1500! Полмиллиона жилых домов можно снабжать электроэнергией ветряных станций. Причем первая ветряная турбина в этой стране была установлена всего 10 лет назад. И если на данный момент доля ветряной энергетики занимает 3% в экономике Канады, то к 2025 году планируется увеличить этот объем до 20%.
Испанский остров Эль Хьерро давно заявил о своей энергетической независимости. Ветро-приливная электростанция вырабатывает более 20% всего электричества. Столько же дает атомная энергетика, чуть меньше – ТЭЦ и ГЭС. Солнечные батареи вырабатывают около 5% электричества, потребляемого на острове.
На Ямайке построена гибридная станция, которая одновременно работает и на энергии ветра и на солнечной энергии. Ее мощность – более 110 кВт/ч в год. Владелец электростанции – производитель оборудования для таких станций. Собственник утверждает, что окупается довольно дорогое оборудование за 4 года, а затем за 25 лет эксплуатации станция даст экономию 2 миллиона долларов.
Новые технологии ветроэнергетики
Как уже отмечалось, отсутствие высокотехнологической базы ограничивает в возможностях довольно мощный промышленный потенциал. И все же некоторые перспективные разработки появляются и в этой нише. Например, универсальная инфраструктура ветроэнергетики в России может быть сформирована на базе современных генераторов лопастного типа, которые активно функционируют при скорости воздушных потоков от 2 до 6 м/с. И напротив, в некоторых регионах доминируют пиковые ветровые нагрузки на уровне 25 м/с. И в этом случае не обойтись без специализированных материалов. Российские компании предлагают для таких целей установки, основанные на комбинированных цилиндрах вместо лопастей. Они не только способны противостоять мощным потокам, но и благодаря аэродинамическому самозапуску с эффективной регуляцией рабочих параметров аккумулируют в разы большие объемы энергии.
С чего всё начиналось
Существует общераспространённое заблуждение, что ветроэнергетика зародилась лишь в XVII–XIX столетиях. Однако на самом деле ветер как источник энергии активно использовался представителями древних цивилизаций. Вот несколько красноречивых примеров из истории:
- Уже в III–II веках до н. э. жители Месопотамии изобрели первые прототипы ветряных мельниц для размола зерна. Лопасти таких устройств, вращаясь под действием ветра, приводили в движение массивный жернов. Он, в свою очередь, растирал зерно в муку. Так энергия ветра позволила сэкономить силы и время нескольких сотен рабочих.
- В Древнем Египте ветряные мельницы появились примерно в тот же период.
- В Древнем Китае с помощью ветра производилась откачка водных масс с рисовых полей.
- В XII веке технологии, базирующиеся на использовании воздушных потоков, стали распространяться по Европе.
Долгое время ветряная энергетика не могла похвалиться хорошими результатами. Она немного облегчала жизнь и работу человека, но не могла послужить на благо всего человечества.
И только в XX веке технический прогресс коснулся этой отрасли. Учёные начали разрабатывать оборудование, позволяющее преобразовывать энергию воздушных потоков в электроэнергию.
Перспективы развития российской ветроэнергетики
Текущее положение в сферах, разрабатывающих идеи аккумуляции энергии от альтернативных источников, нельзя назвать активно развивающимся и даже стабильным. Несмотря на это, эксперты видят в скором будущем переосмысление ветроэнергетики с учетом российских условий. В частности, многое связывается с планируемым строительством крупных ветропарков – проект, нацеленный на 2024 г и поддерживаемый на министерском уровне. Также нельзя сбрасывать со счетов тот факт, что страна располагает крупнейшим техническим потенциалом в мире. Этот фактор тоже позволяет рассчитывать на существенные дивиденды от развития ветроэнергетики в России даже в рамках отдельных масштабных проектов.
Архив номеров
Выпуски за 2009 год: №1 (1), №2 (2), №3 (3), №4 (4), №5 (5),
Выпуски за 2010 год: №1 (6), №2 (7), №3 (8), №4 (9), №5 (10), №6 (11), №7 (12), №8 (13),
Выпуски за 2011 год: №1 (14), №2 (15), №3 (16), №4 (17), №5 (18) , №6 (19),
Выпуски за 2012 год: №1 (20), №2 (21), №3 (22), №4 (23), №5 (24), №6 (25),
Выпуски за 2013 год: №1 (26), №2 (27), №3 (28), №4 (29), №5 (30), №6 (31),
Выпуски за 2014 год: №1 (32), №2 (33), №3 (34), №4 (35), №5 (36), №6 (37),
Выпуски за 2015 год: №1 (38), №2 (39), №3 (40), №4 (41), №5 (42),
Выпуски за 2016 год: №1 (43), №2 (44), №3 (45), №4 (46),
Выпуски за 2017 год: №1 (47), №2 (48), №3 (49), №4 (50),
Выпуски за 2018 год: №1 (51), №2 (52), №3 (53), №4 (54).
Достоинства
Ветровая энергетика обладает рядом значимых преимуществ, таких как:
- Общедоступность.
Ветер – возобновляемое «сырьё». Он будет существовать, пока есть солнце. - Безопасность для природы и человека.
Как и все альтернативные источники энергии, ветер экологически безопасен. Оборудование, преобразующее ветряную энергию, не создаёт выбросов в атмосферу, не является источником вредного излучения. Пути накопления, передачи и использования энергии ветра – экологичные. Производственная техника безопасна для человека, пока он использует её по прямому назначению, соблюдая при этом все правила безопасности. - Успешная конкурентоспособность.Ветряная энергия – хорошая альтернатива атомной. Эти отрасли борются за первенство в возобновляемой энергетике. Но АЭС несут серьёзную угрозу для человечества. В то же время ещё не зарегистрирован ни один случай неисправности ветряного энергокомплекса, сопровождающийся массовой смертностью рабочих и простых жителей.
- Обеспечение людей большим количеством рабочих мест.Статистика зафиксировала, что уже в 2015 году отрасль обслуживает 1 млн человек. Развитие ветроэнергетики всё ещё продолжается, поэтому данная сфера народного хозяйства ежегодно предоставляет людям тысячи рабочих мест по всему миру. Это повышает процент занятости населения и благотворно влияет на экономику отдельного региона, всей страны и целого мира.
- Лёгкость в работе и управлении.Оборудование требует лишь периодических ТО. Ремонт турбин или их замена – задача средней сложности. Хорошо обученные специалисты без труда обеспечивают работу ветрогенераторов, их исправность. Для этого нужны лишь базовые навыки.
- Перспективность.Ветроэнергетика находится только на середине своего пути. Потенциал данной отрасли не раскрыт на все 100%, а значит – всё ещё впереди. Современные научно-технические открытия позволят повысить эффективность ветровой энергетики, сделать ее более прибыльной.
- Экономическая выгода.Любое предприятие в начале своей работы требует больших вложений. И в отрасли ветроэнергетики расходы на оборудование стабильны, в то время как цены на электроэнергию увеличиваются. Следовательно, доходы производства постоянно растут.
Все эти характеристики способствуют развитию и глобализации ветроэнергетики.
Перспективы ветроэнергетики
Парящий ветрогенератор
Учитывая общую направленность энергетической области на использование возобновляемых, а, желательно, и неисчерпаемых источников энергии, развитие ветроэнергетики будет постоянно ускоряться во всем мире. Разрабатываются новые модели ветроустановок, в которых усиливаются плюсы и минимизируются минусы. Например, уже тестируются плавающие и парящие ветрогенераторы. Плавающие ветрогенераторы обладают тем же преимуществом, что и шельфовые – они устанавливаются довольно далеко от берега, не занимают земельные участки, их работа максимально эффективна за счет постоянных морских ветров. Также эффективны и парящие ветрогенераторы: чем выше – тем больше скорость ветра, и такие ветроустановки могут использовать максимальную силу ветра.
Все больше стран в мире устанавливают у себя ветряные электростанции, используя самые последние разработки. В суммарной энергии, вырабатываемой в мире, доля энергии, производимой ветряными электростанциями, постоянно возрастает.
Ветроэнергетика в России развивается сейчас так же, как и во всем мире. Эксплуатируются ветряные электростанции, построенные ранее, проектируются и строятся новые. Доля электроэнергии, вырабатываемой при использовании энергии ветра, возрастает. В перспективе возможно, что примерно 30% от всего производства электроэнергии в России, будет вырабатываться именно ветряными электростанциями (про оценкам экспертов таков экономический потенциал ветроэнергетики в России).
Препятствия на пути развития отрасли
Даже если не брать в расчет уже упомянутые технические проблемы совершенствования и наращивания ветроэнергетического потенциала, остается немало социальных и экономических негативных факторов. В их числе можно назвать следующие:
- Главным образом развитие отрасли тормозит уже существующий и вполне эффективный традиционный энергетический комплекс. Причем он поддерживается большими запасами ресурсов, которые через 30-40 лет, возможно, утратят свою актуальность. Поэтому даже возможности финансовой экономии не так стимулируют ветроэнергетику в России, как это происходит в тех же европейских странах.
- Высокие риски. Еще один фактор, который не позволяет вкладывать заинтересованным игрокам энергетического рынка существенные вложения в отрасль.
- Недостаточность информации и в целом неправильные представления о возможностях ветрогенераторов.
- Также в дополнение можно отметить отсталость энергетического оборудования и все же не самые подходящие для использования ветряков климатические условия.
Заключение
Практически все эксперты признают экономическую целесообразность внедрения в России новых ветроэнерегитчески установок. В то же время сегодня существует ряд барьеров для развития, внедрения и широкомасштабного использования ветроэнергетики в России. Это недостаточная государственная поддержка, отсутствие программы развития ветроэнергетики и стимулов для инвестирования в отрасль, неразвитость инфраструктуры и недостаток квалифицированных кадров.
Одним из самых главных тормозов развития как альтернативной энергетики в целом, так и ветроэнергетики, в частности, является необоснованное мнение об экономической неэффективности использования ВИЭ в РФ, с ее запасами органических, ядерных и водных энергоресурсов.