Перспективы развития ветроэнергетики

Принцип получения электрической энергии с помощью ветра основан на преобразовании кинетической энергии воздушных атмосферных масс в энергию электрическую. Энергия ветра практически неограниченна, так как она имеет свойство регенерации в зависимости от солнечной активности. В настоящее время ветроэнергетика развивается бурными темпами (о чем красноречиво свидетельствуют факты). К 2009 году мощность всех ветровых генераторов составила 157 гигаватт, а с 2000 года прирост этой электроэнергии вырос в 6 раз. Страной, лидирующей в мире по количеству электростанций, использующих энергию ветра и по темпам роста этой отрасли, является США. Американская ассоциация ветряной энергетики (AWEA) уже долгие годы проводит исследования в этой области энергетики. Согласно ее данным, США опередила все страны мира по мощности электростанций ветровой энергии. К 2008 году мощность всех ветровых электростанций в США выросла на 50%. Масштабы строительства электростанций, использующих энергию ветра впечатляют. Только за год было построено новых ветряных электростанций мощностью 8358МВт, а к концу 2008 года мощность всех электростанций энергии ветра в сумме составила 25170 МВт.

Немного об истории использования энергии ветра.

Первые ветряные мельницы были построены в Персии в 200-м году до нашей эры. Они предназначались для размалывания зерна. Ветряные мельницы были не редкостью в странах Востока, а в Европу они «пришли», благодаря крестоносцам, в 13 веке. В 16 веке в Европе насосные станции для перекачки воды работали с помощью ветряной мельницы, которая приводила в действие лопасти насосов. В Нидерландах для осушения земель, которые были ограждены дамбами, применялись ветряные мельницы. После этого земля становилась пригодной для возделывания сельскохозяйственных культур. Только лишь в 19 веке в Дании изобрели ветряные мельницы, задачей которых было получение электрической энергии.
Самая первая ветровая электростанция обязана своим рождением 1890 году. Через 18 лет в стране было уже 72 электростанции, использующих энергию ветра, но мощность их была невелика - от 5 и до 25 Квт . Малая мощность первых ветровых электростанций соседствовала с громоздкостью этих сооружений( башня высотой 24 метра, роторы из 4 - х лопастей диаметром 23 метра). С 1940 по 1970 годы энергетика силы ветра переживала не лучшие времена. Дело в том, что в это время наблюдалось бурное развитие электросетей передающего и распределительного типа, которые поставляли недорогую электроэнергию и, которая была вне зависимости от капризов погоды.
Ветровая электроэнергетика переживает свое вторе рождение, начиная с 1980 года, когда все были заняты поисками источников экологически чистой электроэнергии. В Калифорнии такие разработки даже имели право на налоговые льготы.

Современные методы извлечения энергии с помощью ветра.

Для приведения в действие современных ветрогенераторов необходимо стартовой силы ветра от 3 до 25 метров в секунду. Охват пространства лопастями ветряка (площадь этого пространства) влияет на его мощность. Для примера приведем турбины ветряка мощностью 3 Мвт, производимые датской фирмой Vestas. Высота их – 115 метров, башня имеет высоту 70 метров, а диаметр лопастей – 90 метров. Ветровые генераторы с тремя лопастями стали популярны во всем мире, по сравнению с более редкими двух – лопастными генераторами.

Экономия и ветроэнергетика.

Производство электроэнергии с помощью ветра, с точки зрения экономии имеет ряд преимуществ. Во-первых, ветряк не использует полезные ископаемые – источники топлива, количество которых ограничено и неуклонно уменьшается. Экономия топлива огромна. За 20 лет работы генератора – ветряка мощностью 1 Мвт, экономится 29000 тонн угля или же 92000 баррелей нефти. Во – вторых, это низкая себестоимость получаемой электроэнергии. Она зависит от скорости ветра и составляет 0,026 - 0,048 долларов за 1 кВт /час (по данным США). Причем себестоимость с увеличением мощности ветряка в 2 раза уменьшается на 15%.

Перспективы развития ветровой электроэнергетики (пример США).

Данные AWEA свидетельствуют, что только в 2004 году в США мощность малых ветрогенераторов составила 30 МВт. В 2006 году продажа составила 6807 малых ветрогенераторов, суммарной мощностью 17543кВт и стоимостью 56082850 долларов, что составляет примерно 3200 долларов за 1 кВт мощности. По итогам 2006 года на долю ветряков небольшой мощности, установленных в сельской местности приходился 51 %, установленных на фермах - 19 %, установленных на предприятиях малого бизнеса - 10 %, установленных в школах и других общественных зданиях -10%. Перспективными для внедрения ветровой электроэнергетики являются районы со стоимостью электрической энергии больше 0,1 доллара за кВт час В 2006 году себестоимость электроэнергии, вырабатываемой ветром, составила 0,1 – 0, 11 доллара за кВт. час. Ожидаемый прогноз снижения себестоимости на предстоящие 5 лет (до 0,07 долларов за кВт час) еще раз говорит о преимуществах такого вида получения электроэнергии. По прогнозам Американской ассоциации ветряной энергетики мощность всех ветряных электростанций вырастет до 50000МВт, что составит 3% от мощности всех электростанций страны. Ветрогенераторы планируется установить в 15 миллионах домов и на 1 миллионе промышленных предприятий. Предполагаемая занятость на предприятиях ветроэнергетики составит 10 тысяч человек. Доход от услуг и продукции этой отрасли составит ежегодно более чем 1 миллиард долларов. 

Ветроэнергетика и экология.

Атмосферные выбросы. По сравнению с традиционными источниками получения электроэнергии, выбрасывающими в воздух 1800 тонн окиси углерода, 9 тонн двуокиси углерода и около 4 тонн двуокиси азота, ветрогенераторы вовсе не выделяют токсичных газов. Согласно данным Global Wind Energy Council к 2050 году благодаря развитию ветроэнергетики выброс углекислого газа в атмосферу сократится на полтора миллиарда тонн.
Шум. Ветряки являются источниками двух видов шума - механического (от работы механизма и электрических составляющих) и аэродинамического (шума от воздействия ветра на лопасти ветряка). В современных ветрогенераторах уровень механического шума практически сведен к нулю. Измерения механического и аэродинамического шума ветрогенератора сложны, так как трудно разделить уровень шума самого ветряка и уровень шума ветра. В настоящее время введены регламенты на уровень шума ветряков в таких странах как Великобритания, Германия, Нидерланды и Дания. В дневное время уровень шума ветрогенератора не должен быть более 45 дБ, а в ночное время – не более 35 дБ.

Опасность радиопомех.

Что касается ветрогенераторов, то помехи в приеме радиосигнала создаются их металлическими элементами. Чем крупнее ветрогенератор, тем большие помехи для радиосигнала он может создавать.