Ветроэнергетика

По оценкам Global Wind Energy Council к 2050 году мировая ветроэнергетика позволит сократить ежегодные выбросы СО2 на 1,5 миллиарда тонн.

Ветрогенераторы изымают часть кинетической энергии движущихся воздушных масс, что приводит к снижению скорости их движения. При массовом использовании ветряков (например в Европе) это замедление теоретически может оказывать заметное влияние на локальные (и даже глобальные) климатические условия местности. В частности, снижение средней скорости ветров способно сделать климат региона чуть более континентальным за счет того, что медленно движущиеся воздушные массы успевают сильнее нагреться летом и охлаждаться зимой. Также отбор энергии у ветра может способствовать изменению влажностного режима прилегающей территории. Впрочем, учёные пока только разворачивают исследования в этой области, научные работы, анализирующие эти аспекты, не дают количественную оценку воздействия широкомасштабной ветряной энергетики на климат, однако позволяют заключить, что оно может быть не столь пренебрежимо малым, как полагали ранее.

Вентиляция  городов.

В современных городах  выделяется большое количество вредных  веществ, в том числе от промышленных предприятий и автомобилей. Естественная вентиляция городов происходит с  помощью ветра. При этом описанное  выше снижение скорости ветра из-за массового использования ВЭУ  может снижать и вентилируемость городов. Особенно неприятные последствия это может вызвать в крупных мегаполисах: смог, повышение концентрации вредных веществ в воздухе и, как следствие, повышенная заболеваемость населения. В связи с этим установка ветряков вблизи крупных городов нежелательна.

Шум.

Ветряные энергетические установки производят две разновидности  шума:

механический шум —  шум от работы механических и электрических  компонентов (для современных ветроустановок практически отсутствует, но является значительным в ветроустановках старших моделей)

аэродинамический шум  — шум от взаимодействия ветрового  потока с лопастями установки (усиливается  при прохождении лопасти мимо башни ветроустановки)

В настоящее время при  определении уровня шума от ветроустановок пользуются только расчётными методами. Метод непосредственных измерений уровня шума не даёт информации о шумности ветроустановки, так как эффективное отделение шума ветроустановки от шума ветра в данный момент невозможно.

В непосредственной близости от ветрогенератора у оси ветроколеса уровень шума достаточно крупной ветроустановки может превышать 100 дБ. Примером подобных конструктивных просчётов является ветрогенератор Гровиан. Из-за высокого уровня шума установка проработала около 100 часов и была демонтирована.

Законы, принятые в Великобритании, Германии, Нидерландах и Дании, ограничивают уровень шума от работающей ветряной энергетической установки до 45 дБ в  дневное время и до 35 дБ ночью. Минимальное расстояние от установки  до жилых домов — 300 м.

Низкочастотные  вибрации.

Низкочастотные колебания, передающиеся через почву, вызывают ощутимый дребезг стекол в домах  на расстоянии до 60 м от ветроустановок мегаваттного класса. Как правило, жилые дома располагаются на расстоянии не менее 300 м от ветроустановок. На таком расстоянии вклад ветроустановки в инфразвуковые колебания уже не может быть выделен из фоновых колебаний.

Обледенение лопастей.

При эксплуатации ветроустановок в зимний период при высокой влажности воздуха возможно образование ледяных наростов на лопастях. При пуске ветроустановки возможен разлёт льда на значительное расстояние. Как правило, на территории, на которой возможны случаи обледенения лопастей, устанавливаются предупредительные знаки на расстоянии 150 м от ветроустановки. Кроме того, в случае легкого обледенения лопастей были отмечены случаи улучшения аэродинамических характеристик профиля.

Использование земли.

Турбины занимают только 1 % от всей территории ветряной фермы. На 99 % площади фермы возможно заниматься сельским хозяйством или другой деятельностью, что и происходит в таких густонаселённых странах, как Дания, Нидерланды, Германия. Фундамент ветроустановки, занимающий место около 10 м в диаметре, обычно полностью находится под землёй, позволяя расширить сельскохозяйственное использование земли практически до самого основания башни. Земля сдаётся в аренду, что позволяет фермерам получать дополнительный доход. В США стоимость аренды земли под одной турбиной составляет $3000-$5000 в год. Рост мирового энергопотребления и неизбежное сокращение природных запасов углеводородного топлива существенно подняли интерес к использованию возобновляемых источников энергии. Выработка электроэнергии на базе возобновляемых источников является значимой составной частью мирового энергопроизводства. На конец 2009 года оно составило 1230 ГВт, или 26 % мирового производства электроэнергии, что превышает выработку электричества на основе ископаемого топлива (66%) и на атомных электростанциях (8%).

 

Производство электроэнергии ветроэнергетическими установками (ВЭУ) в 2009 году по сравнению с 2008 годом  увеличилось в 1,3 раза и составило 12,93% от объема всей вырабатываемой электроэнергии, полученной возобновляемыми источниками  энергии. Энергия биомассы в 2009 году составила 4,39%, солнечной энергии (фотоэлементы) – 1,71%, геотермальной энергии – 0,89% от суммарного производства электроэнергии ВИЭ.

2009 год был беспрецедентен  в истории возобновляемых источников  энергии. Несмотря на глобальный  финансовый кризис, более низкие  цены на нефть, и медленное  продвижение усилий, направленных  на соблюдение Киотского протокола,  возобновляемая энергетика наращивала  свой сектор. Так, прирост солнечной  энергетики (фотоэлементы для частных  хозяйств) составил 53 %, ветроэнергетики  – 32%, геотермальной энергетики 4%.

В целом, объем производства энергии возобновляемыми источниками  прирастал на 10 – 60% ежегодно в течение 2005-2009 годов. Для многих технологий производства возобновляемой энергии, например, таких как ветроэнергетики, прирост в 2009 году был практически  равен приросту за предыдущие четыре года.

Помимо роста инвестиций в сектор возобновляемой энергетики, данный факт объясняется, данный факт объясняется, строгой политикой  в регулировании выбросов парниковых газов, а также подорожанием ископаемого  топлива. В связи с этим, страны Евросоюза в 2020 году прогнозируют увеличение объема производства возобновляемой энергетики на 20%.

Вопрос энергетической безопасности является одним из самых актуальных и для Беларуси. Собственные топливно-энергетические ресурсы страны покрывают лишь 15% от объема общего потребления. С целью  стимулирования развития возобновляемых источников энергии и использования  местных видов топлива были разработаны  Национальная программа развития местных  и возобновляемых энергоисточников на 2011-2015 годы и Стратегия развития энергетического потенциала Беларуси до 2020 года и другие проекты.

Одним из наиболее перспективных  направлений реализации целей указанных  проектов является развитие белорусской  ветроэнергетики. Беларусь располагает  значительными ресурсами энергии  ветра, которые оцениваются в 1600 МВти годовой выработкой электроэнергии 2,4 млрд кВтžч. На территории нашей страны выявлено около 1840 площадок, пригодных для размещения ветроэнергетических станций и ветропарков. Эти площадки представляют собой в основном ряды холмов высотой от 250 м над уровнем моря, где средняя скорость ветра колеблется от 5 до 8 м/с. На каждой из них можно разместить от 3 до 20 ветроэнергетических установок.

В настоящее время в  республике установлено 20 ВЭУ, 14 из которых действующие. Ветроэнергетические установки размещены в поселке Жилихово (Копыльский район), Янковцы, Волма (Держинский район), агрогородке Занарочь, поселке Дружная (Мядельский район), Грабники (Новогрудский район), деревне Райца (Кореличский район), Жуково (Могилевский район) и др.

В населенном пункте Занарочь Мядельского района Минской области первая установка NORDEX 29/250, мощностью 250 кВт, высотой до ступицы ветроколеса 50 м, была построена в 2000 году, вторая –Yakobs48/600, мощностью 600 кВт, высотой до ступицы ветроколеса 65 м – в 2002 году. Ежегодно установки производят и отпускают в сеть 1,3-1,4 млн. кВтžч. электроэнергии.

В деревне Жуково Могилевского района в мае 2011 года была установлена  ветроэлектростанция Lagerwey 18/80 мощностью 80 кВт. В Могилеве с ноября 2010 года работает ветроэлектростанция мощностью 11,4 кВт. Стартовая скорость ветра 3,5 м/с, максимальная скорость ветра 25 м/с.

 

Ветроэнергетическая установка  мощностью 1,5 МВт была установлена  в поселке Грабники Новогрудского района в апреле 2011 года. Поставщиком ветроустановки является китайская компания HEAG HUAYI ELECTRIC CO., LTD, которая поставила оборудование для ВЭУ. Среднегодовая выработка электроэнергии Грабнинской ВЭУ - 3,8 млн. кВтžч, что соответствует экономии около 1,1-1,25 тыс.т условного топлива. Общая стоимость проекта оценивается в 8- 9 млрд. белорусских рублей. Высота площадки под размещение ВЭУ – 315 м над уровнем моря. Длина каждой из трех лопастей ветроколеса составляет 40 м, высота мачты ВЭУ – 90 м. Вес оборудования достигает нескольких десятков тонн. В случае успешной эксплуатации ВЭУ на той же площадке планируется создание ветропарка с установкой 7-8 ВЭУ с ориентировочной суммарной среднегодовой выработкой электроэнергии 25-30 млнкВтžч.

В целях снижения затрат на производство оборудования ВЭУ, по заданию Государственного комитета по науке и технологиям проведен по поиск потенциальных производителей отдельных узлов, систем и агрегатов  ветроустановок (лопасти, редукторы, электрогенераторы, системы управления и проч.). В результате  были определены такие предприятия. В их числе – «Белкоммунмаш», Кобринский инструментальный завод, Барановичский авиаремонтный завод, а также некоторые частные предприниматели, в том числе сельскохозяйственной отрасли.

В настоящее время идет работа над составлением кадастра возобновляемых источников энергии. Он будет включать в себя: информационную базу данных о ветроэнергетических характеристиках  территории Беларуси; информационную базу данных с программным обеспечением для расчетов ветроэнергоресурсов на отдельных территориях и оценки ветроэнергетического потенциала любой по мощности и техническому исполнению ветроустановки в конкретном месте внедрения, а также ветроэнергетический атлас, содержащий набор карт размещения ветротехники на территории Беларуси, а также паспорта точек (площадок) преимущественного внедрения ветротехники.

В 2011-2012 годах в деревне  Полыковичи-2 Могилевского района планируется  установка ветроэнергетической  станции (ВЭС) MiconM750 400/100 номинальной  мощностью 400 кВт. В настоящее время  оборудование для ВЭС поставлено в Беларусь и ведется подготовка к строительным работам по ее установке.

Особенность ветроэлектростанции заключена в сдвоенном генераторе, который максимально эффективно использует поток ветра. Например, при малых скоростях потока выработка составляет около 100 кВт в час, при более сильном ветре станция переходит в режим номинальной производительности.

Развитию ветроэнергетики  в Беларуси способствуют государственные  программы и планы, направленные на стимулирование использования возобновляемых источников энергии. Наряду с этим существует необходимость привлечения внешних  инвестиций, активизации поиска путей  снижения стоимости ВЭУ. Предстоит  подготовка квалифицированных кадров, расширение законодательной и нормативно-правовой базы, регулирующей вопросы тарифно-налоговой  политики, проектирования и эксплуатации ветроустановок и ветропарков, а также оценки воздействия ВЭУ на окружающую среду.