Энергосберегающие технологии Системы теплоснабжения Региональный опыт энергосбережения Повышение энергоэффективности теплосетей Развитие нетрадиционной энергетики

Ветроэнергетика в России

В России существуют значительные нереализованные возможности в области ветроэнергетики. Фундаментальные исследования аэродинамики ветряка, осуществленные в ЦАГИ, заложили основу современных ветротурбин с высоким коэффициентом использования энергии ветра. Однако ориентация на большую гидроэнергетику и угольно-ядерную стратегию и пренебрежительное отношение к новациям и экологическим проблемам надолго затормозили развитие ветроэнергетики. Выпускаемые «Ветроэном» ветроустановки не отвечали современным требованиям и представлениям высоких технологий ветроэнергетической индустрии. Толчком для дальнейшего продвижения и создания современного ветроэнергетического оборудования стала федеральная научно-техническая программа «Экологически чистая энергетика». Для участия и получения финансирования были отобраны лучшие проекты ветроэнергетических установок различных классов по мощности. Были разработаны проекты ветроагрегатов мощностью до 30 кВт , 100 кВт, 250 кВт, 1250 кВт.

Начавшаяся перестройка, развал экономики и прекращение финансирования по программе не позволили довести указанные проекты до коммерческого уровня. Почти все проекты остались на уровне опытных и макетных образцов. Опытный образец ветроагрегата мегаваттного класса был спроектирован и построен МКБ «Радуга», который организовал кооперацию предприятий авиационной промышленности. Разработка, изготовление и строительство финансировались правительством Калмыкии. Ветроагрегат был построен недалеко от Элисты и успешно работает, вырабатывая 2 300-2 900 тыс. кВт∙ч электроэнергии в год. Ветроагрегат подключен к сети. В МКБ «Радуга» были спроектированы ветроагрегаты мощностью 8 кВт и 250 кВт. Российской Ассоциацией развития ветроэнергетики «Energobalance Sovena» совместно с германской фирмой «Husumer Schiffs Wert (HSW)» были изготовлены 10 ветроагрегатов сетевого исполнения единичной мощностью 30 кВт. Ветропарк с установленной мощностью 300 кВт был построен в 1996 г. в Ростовской области и запущен в эксплуатацию.

Сегодня возможны следующие сценарии развития ветроэнергетики в России:

– закупка и монтаж зарубежных ветроагрегатов;

– трансферт западных технологий и организация производства в России;

– кооперация с зарубежными фирмами и производство ветроагегатов в России;

– организация производства собственных ветроагрегатов, ноу-хау которых защищено международным законодательством.

Для России предпочтительней последний сценарий, однако он сдерживается существующим налоговым законодательством, монополией производителей электроэнергии, отсутствием инвестиций и развалом производства.

Минусы ветроэнергетики

Ветер дует почти всегда неравномерно. Значит и генератор будет работать неравномерно, отдавая то большую, то меньшую мощность, ток будет вырабатываться переменной частотой, а то и полностью прекратится, и возможно как раз тогда, когда потребность в нем будет наибольшей. В итоге любой ветроагрегат работает на максимальной мощности лишь малую часть времени, а в остальное время он либо работает на пониженной мощности, либо просто стоит.

Для выравнивания отдачи тока применяют аккумуляторы, но это и дорого, и мало эффективно.

Интенсивности ветров сильно зависят и от географии. ВЭС выгодно использовать в таких местах, где среднегодовая скорость ветра выше 3,5–4 м/с для небольших станций и выше 6 м/с для станций большой мощности. В нашей стране зоны с VS: 6 м/с расположены, в основном на Крайнем Севере, вдоль берегов Ледовитого океана, где потребности в энергии минимальны (табл. 2.3).

 Таблица 2.3

Возможности использования энергии ветра в СНГ

Район

Средняя

скорость ветра, м/с

Возможные типы ВЭС

Побережье Ледовитого океана, отдельные места у берегов Каспийского моря

>6

Крупные ВЭС по 3-4 МВт

Европейская часть СНГ, Западная Сибирь, Казахстан

3,5-6

ВЭС средней мощности

Юг Средней Азии, Восточная Сибирь

<3,5

Мелкие ВЭС для решения локальных задач

Как следует из приведенных выше цифр, мощность одной ветроустановки не превышает в исключительных случаях 4 МВт, а в серийных установках – 200-250 кВт. Но и при столь малых мощностях ветроагрегаты – довольно громоздкие сооружения. Даже сравнительно небольшой ветроагрегат «Сокол» мощностью 4 кВт состоит из мачты высотой 10 м (с трехэтажный дом) и имеет диаметр трехлопастного ротора 12 м (который принято называть «колесом, хотя это вовсе и не колесо).

Установка на 100 кВт имеет ротор диаметром 37 м с массой 907 кг, а ротор установки «Гровиан» обладает размахом лопастей 100 м при высоте башни тоже 100 м, т. е. выше 30-этажного дома! И при этом такая башня должна быть достаточно массивной и прочной, чтобы выдержать и массу громадного ротора, и вибрации, возникающие при его работе. Развивает вся эта махина сравнительно небольшую мощность – всего 3-4 МВт, а с учетом простоев из-за штилей и работы на пониженной мощности при слабом ветре средняя мощность оказывается и того ниже – порядка 1 МВт (такое соотношение между номинальной и средней мощностями ВЭС подтверждает следующий факт: в Нидерландах на долю ВЭС приходится 0,11 % всех установленных мощностей, но вырабатывают они только 0,02 % электроэнергии). Таким образом, для замены только одной АЭС мощностью 4 млн кВт потребовалось бы соорудить около четырех тысяч таких монстров с соответствующим расходом стали и других материалов (табл. 2.4). Если бы мы не захотели связываться с такими уникальными гигантами и решили развивать ветроэнергетику на серийных ветроагрегатах мощностью 4 кВт (средняя мощность 1 кВт), то их бы потребовалось для такой замены около 4 млн штук. При таких масштабах количество, как говорится, переходит в качество и возникают проблемы совсем иного рода.

Таблица 2.4

Параметры ВЭС для замены одной АЭС мощностью 4 млн кВт

Параметр

Номинальная мощность агрегата

4 кВт

4 МВт

Средняя мощность агрегата

1 кВт

1 МВт

Необходимое количество агрегатов

4 млн

4 тыс.

Высота агрегатов

10 м

150 м

Расстояние между агрегатами

30 м

500 м

Площадь занимаемой территории

3600 км2

900 км2

Существует мнение, что ветровая электроэнергия должна быть дешевой. Но это далеко не так. Строительство большого числа ветроагрегатов требует значительных капитальных затрат, которые входят составной частью в цену производимой энергии. При сравнении различных источников удобно сопоставлять удельные капиталовложения, т. е. затраты на получение 1 кВт установленной мощности. Для АЭС эти затраты равны примерно 1000 р/кВт. В то же время ветроустановка АВЭ-100/250, способная при скорости ветра 6 м/с развивать мощность 100 кВт, стоит 600 тыс. р (в ценах 1989 г.), т. е. для нее капзатраты составляют 6000 р/кВт. А если учесть, что ветер не всегда дует с такой скоростью и что поэтому средняя мощность оказывается в 3-4 раза меньше максимальной, то реальные капзатраты составят порядка 20 тыс. р/кВт, что в 20 раз выше, чем для АЭС.

Реформирование единой энергетической системы России в отдельных регионах страны началось с активной кампании по строительству быстросборных автономных котельных, не отвечающих основным современным требованиям - надежности, экологичности, экономичности (стоимости теплоносителя). Этому способствовала создавшаяся ситуация в стране, регионе: 1) отсутствие федерального закона о теплоснабжении и других нормативных документов, определяющих ответственность всех сторон, участвующих в процессе теплоснабжения;
Ветроэнергетика в России