Ветроэнергетика

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.