24-11-2016 13:47

Куда ветер дует

Когда человечество исчерпывает мировые запасы полезных ископаемых? По одной из теорий, в результате постоянного использования запасы нефти приходят к концу. Уже к середине века человечество их останется лишь половина. По другой  - запасы нефти в недрах земли образуются постоянно, хотя и не в таком количестве, как используется.

Газа, по подсчетам ученых, хватит максимум на 60 лет и то при условии, что человечество не будет увеличивать объемы потребления.

Колоссальными темпами идет вырубка лесов. Если бы такими же темпами шла насадка молодняка, все было бы не так печально. Но, увы, эксперты считают, что уже использовано 50% площадей леса. Запасов угля осталось приблизительно на 200 лет, и с каждым годом добывать его становится все труднее. Потому человечество начало вкладывать деньги в разработку экологически чистых видов энергии, источниками которых являются ветер, солнце и вода.

Если говорить об общем ветроэнергетическом потенциале планеты, то по ряду экспертных оценок он составляет около 1200 ТВт. Только вот реальное использование этого потенциала наталкивается на ряд трудностей, связанных с неравномерностью его распределения в различных районах Земли, и большими потерями при его преобразовании в другие виды энергии.

Так, в современных ветроагрегатах КПД энергии воздушного потока на 10% меньше теоретически возможного, равного 59,3%, и обычно не превышает 50% и то только при оптимальной, предусмотренной для данного ветрогенератора скорости ветра.

Кроме того, поскольку часть энергии ветра теряется при преобразовании механической энергии в электрическую, удельная электрическая мощность на выходе ветроагрегатов составляет только 30-40% мощности воздушного потока при условии его устойчивости в диапазоне скоростей, предусмотренных для ветрогенератора.

А с учетом необходимости вынужденных отключений ветряков в случае превышения расчетных скоростей ветра и остановок при его отсутствии, удельная выработка электроэнергии в течение года обычно не превышает 15-30% энергии ветра, в зависимости от местоположения и параметров ветроагрегатов.

Согласно данным Украинской ветроэнергетической Ассоциации (УВЭА), доля произведенной ВЭС энергии в 2015-м составила 0,73 % от общегодового объема генерации электричества в Украине, или 0,8% от всех электростанций материковой части страны.

ВЭС 

По мнению инженера-энергетика Юрия Гераскина, на преимущественно равнинной Украине ветра нужной силы вообще нет – при выборе площадки для строительства первой «большой» ВЭС на побережье Азовского моря средняя скорость ветра оказалась всего 7,3-7,7 м/с, что маловато для нормальной загрузки ветряков. Наибольшие скорости ветра есть над морями, побережьем и горами.  Согласно спутниковому снимку, зеленый и синий цвет – небольшой ветер (5-7 м/с), желтый и красный – ветер 14-16 м/с. Это позволило Дании в прошлом году на 42% обеспечить электроэнергией, выработанной ветряками. А в Великобритании намерены построить крупнейшую ветряную электростанцию Hornsea Project Two.

Украине до таких показателей далеко. Эксперт в качестве эталона для расчетов взял построенную в 2011-2014 годах ДТЕК на побережье Азовского моря Ботиевскую ВЭС суммарной мощностью 200 МВт. Общая стоимость всего проекта на 2015 год была 339 млн евро. За 2014 год станция сгенерировала 652 млн. кВт*ч.

В результате стоимость 1 МВт установленной мощности составила 1,695 млн евро, а суммарное время работы на полной мощности - 3268 часов в год (число часов максимума нагрузки станции). Исходя из того, что в  году 8760 часов,  станция работает при загрузке примерно 37% от номинальной мощности.

С учетом капвложений, стоимости различных ремонтов оборудования плюс прочие расходы, себестоимость выработки 1 кВт*ч электроэнергии составляет примерно 6,5-7 центов/кВт*ч. В гривнах по текущему курсу 1,86 грн/кВт*ч (у АЭС 0,42 грн/кВт*ч на начало 2016 г).

Эксперт делает вывод, что сама по себе ветровая энергетика в Украине абсолютно неконкурентноспособна, и без дотаций эти киловаттчасы никто покупать не будет.

Ради решения этого вопроса в 50 странах мира ввели «зеленые тарифы». В Украине на начало 2016 года такой тариф составлял 9,72 евроцента/кВт*ч (2,72 грн/кВт*ч).

Но кроме бюджетных дотаций, которые так или иначе осуществляются за счет потребителей, у промышленной ветровой энергетики есть еще один существенный минус – всё оборудование импортного производства.

С другой стороны, ветровая электроэнергия, поставленная в национальную электросеть, позволила сократить выбросы углекислого газа в атмосферу более чем на 1 млн 329 тыс. тонн и обеспечила в эквиваленте более 2,8 млн домашних хозяйств при среднем их потреблении 400 кВт*ч в месяц, или 4,5 млн семей, живущих в многоквартирных домах со средним месячным потреблением электроэнергии 250 кВт*ч.

Размер территорий, подходящих для сооружения ВЭС, оценивается в 8-9 тысячи квадратных километров. На них при использовании 20-30% площадей и при плотности строительства ВЭС 5-8 МВт/км2 можно построить ВЭС общей мощностью 8-24 тысяч МВт и генерировать 16-48 млрд. кВт·ч электроэнергии в год.

С учетом возможных объемов инвестиций суммарную мощность ВЭС, которые могут быть построены в течение ближайших 10 лет в перспективных регионах Украины, по данным Института возобновляемой энергетики НАН Украины, можно оценить в 16 ТВт с возможным годовым объемом производства энергии около 32 млрд. кВт·ч /год.

Объемы мощностей введенных в эксплуатацию в 2015 году новых ветроэнергетических мощностей в Украине составили 16,6 МВт.ВЭС

Не будем забывать, что возобновляемые источники энергии не зря называют чистыми. Как отмечает эколог, сопредседатель Ассоциации зеленых Украины Ярослав Задесенец, ветрогенераторы не выбрасывают в атмосферу никаких твердых частиц, вызывающих  болезни  сердца и легких. ВЭС в отличие от электростанций не выбрасывают оксид азота, который вызывает образование смога. Кроме того, в воздух не попадает двуокись серы, которая вызывает кислотные дожди, разрушающие экосистему и среду обитания диких животных. При таком способе выработки энергии не нужны горные работы или бурение, и не создаются опасные и радиоактивные отходов,  которые потом нужно где-то хранить.

Правда, территория ВЭС превращается в мертвую зону. Проблема в том, что ветрогенераторы представляют опасность не только для птиц, которые массово разбиваются о лопасти, но и для всего живого. При работе ВЭС появляются инфразвуковые колебания такой интенсивности, что из мест, где находятся ВЭС, уходит все живое, а из прибрежных вод исчезает рыба. Кроме того, некоторые ученые допускают, что при массовом использовании ветряки способны изымать некоторую часть кинетической энергии из движущихся масс воздуха. А это, в свою очередь, может оказывать влияние на локальные и даже глобальные изменения климата.

И все же, несмотря на все сложности, «чистая» электроэнергия необходима Украине. Только, по мнению экспертов, усилия нужно направлять не на строительство новых ВЭС, а на доработку ветроагрегатов с целью повышения их КПД, снижение стоимости строительства и устранения инфразвукового излучения.