Ветер в электроэнергетике

использование ветра в производстве электроэнергии ...

ветрогенераторы ветроэлектростанции общие сведения

Человек часто благодарил ветер за помощь. Ветер надувал паруса, и люди отправлялись в плавание, открывая новые земли, находя новых друзей и торгуя. Ветряные мельницы помогали молоть зерно и орошать поля. Когда-то ветер стал первым стабильным источником энергии, освоенным человеком. В Персии ветряные мельницы применялись уже во II веке до н.э., а в Китае — еще раньше. В России к началу ХХ века были построены и успешно работали более двух с половиной тысяч ветряных мельниц, общей мощностью примерно миллион кВт.
Но стоит ли сегодня возвращаться к хорошо забытому старому? Есть ли смысл использовать силу ветра ради получения электроэнергии?

От солнца Земля получает 100 000 000 000 мВт энергии в час. Лишь 1-2 процента от этого колоссального количества энергии преобразуется в энергию движения воздушных масс. Иными словами – в ветер.
Энергия ветра огромна, по оценке Всемирной метеорологической организации, составляет 170 триллионов кВт\ч в год. Эту энергию можно получать не загрязняя окружающую среду. Но у ветра есть два существенных недостатка: его энергия сильно рассеяна в пространстве и он непредсказуем – часто меняет направление, исчезает даже в самых ветреных районах земного шара. Но ветер – один из источников энергии, который не иссякнет с течением времени.
В конце 1997 года на третьей Конференции сторон Рамочной конференции ООН по изменению климата (РКИК) в Киото был принят протокол, касающийся обязательств развитых стран и стран с переходной экономикой по ограничению и снижению поступления парниковых газов в атмосферу. Для финансирования проектов и программ создан «Адаптационный фонд Киотского протокола». Европейский Союз, Канада, Норвегия, Швейцария, Новая Зеландия и Исландия обязались платить туда по 410 миллионов долларов США ежегодно. Эти деньги идут и на инвестиции в ветроэнергетику. Необходимо ли это? Безусловно. По некоторым данным, общий объем электроэнергии, который Европа может выработать лишь за счет ветровых электростанций, в пять раз превышает ее сегодняшние потребности. Но главное, что при этом нет расходов на утилизацию отработанного топлива и загрязнения окружающей среды. Сегодня это уже широко налаженный бизнес, свидетельство чему — выпуск специальных сертификатов “зеленой” энергии в Европе. Объем торгов по ним в 2010 году оценивается примерно в 20-30 миллиардов ЕВРО.
Первый ветрогенератор был сконструирован в Дании в 1890 году. В России в начале 20 века Н.Е. Жуковским была разработана теория ветряного двигателя, которую его ученики расширили и отработали до практического использования. С 1929 по 1936 года в СССР теоретически разработали установки мощностью 1000кВт и 10 000 кВт, а в 1933 году в Крыму устанавливается ВЭС мощностью 100 кВт с диаметром ветроколеса 30 метров.
Дальнейшая разработка мощных ветроэлектростанций в СССР была признана нецелесообразной, поскольку упор был сделан на создание единой энергетической системы, соединившей с помощью высоковольтных линий электропередач мощные гидроэлектростанции в восточной части СССР с потребителями, находящимися, в основном, в западной части страны. В Астрахани, на заводе «Ветроагрегат», был налажен выпуск маломощных (до 16кВт) ветроэлектростанций, предназначенных для приморских и высокогорных поселков, для жителей пустыни и крайнего севера и других удаленных потребителей, т.е. там, где сооружение стационарной системы электроснабжения обошлось бы значительно дороже. Конечно, учитывалось наличие в данной местности устойчивых ветров.
Ветрогенераторы бывают сетевыми, т.е. подключенными к сети энергоснабжения, или автономными. Сетевые ветряки используются в развитых странах, где территория насыщена сетями, в целях ресурсосбережения, то есть экономии топлива. При наличии в каком-то регионе тепловой электростанции, наступает такой момент, когда возросшее потребление электроэнергии требует увеличение производимой ТЭЦ мощности, а возможности для расширения инфраструктуры уже нет. Тогда, включением в сеть определенного количества ветряков, можно достичь увеличения мощности на 10 процентов, а теоретически и на 20 процентов. Но не более, чтобы не испортить качество электроэнергии во всей сети. Для этого и строятся ветровые электростанции. Но даже в Дании – самой передовой стране в ветроэнергетике – использование энергии ветров покрывает лишь 6 процентов от общего потребления электроэнергии. Планируется повысить этот показатель до 10 процентов к 2010 году, а потом довести до теоретически возможных 20 процентов. Но это предел на сегодняшнем уровне развития ветроэнергетики, хотя никто не знает, что станет возможным завтра.
Кроме того, на Западе практикуется подключение к сети ветрогенераторов индивидуальных владельцев. Когда хозяин ветряка отдает в сеть полученную от ветроустановки энергии по счетчику, а по другому счетчику забирает из сети электричество на собственные нужды. Платит же за разницу между показаниями этих двух приборов. Государство активно поддерживает эту практику, но в реальных условиях получить разрешение на подключение к сети ветрогенератора очень сложно. Владельцы ТЭЦ оказывают серьезное сопротивление, затягивая получение разрешения на пол, а то и полтора года, или, под благовидным предлогом, отказывают в нем вовсе. Владельца ТЭЦ тоже можно понять. Если его электростанция работает на 80-90 процентах своей мощности, невыгодно подключать ветряки и упускать часть прибыли.
К тому же, с экологической точки зрения, чистая энергия ветра не такая уж и чистая. Ветрогенератор это все-таки машина, имеющая свои плюсы и минусы. Ветряки, особенно промышленные, большой мощности, шумят, создают низкочастотные колебания, мешают полетам птиц, а также отражают радиоволны вращающимися лопастями, создавая помехи приему телепередач в близлежащих населенных пунктах. Возможности быстрого развития ветроэнергетики в условиях недостатка бюджетных средств демонстрирует в последние годы Индия. В 2000 году она вышла на пятое место в мире, обогнав Нидерланды, Италию, Великобританию. Это стало возможным за счет государственного участия в планировании развития ветроэнергетики и создании выгодных условий для вложения средств частных предпринимателей — владельцев новых ВЭС.
В 1992 году в Индии было создано Министерство нетрадиционных источников энергии (МНИЭ), осуществляющее планирование развития отрасли и разработку мер экономического стимулирования для привлечения инвестиций и кредитов. При Министерстве организован фонд субсидирования и выдачи кредитов для строительства объектов ВИЭ. Кредит выдается на шесть лет, с освобождением от выплаты процентов по кредиту на год.
Для объектов ветроэнергетики в стране введены особые льготы, в частности, освобождение от налогов на прибыль первые пять лет после сооружения, освобождение от налогов с продажи, беспошлинный ввоз частей для производства ВЭС и запчастей к ним и другие. МНИЭ рекомендует создание совместных предприятий в составе частных инвесторов, правительства штата и фонда субсидирования. У совместных предприятий появляются определенные преимущества, например, нет затруднений с арендой земли, созданием инфраструктуры, сооружением линий электропередачи, легче получить кредит на строительство.