Ветровая энергетика: состояние проблемы

Департаментом Энергетики США снижение стоимости ветровой электроэнергии до

2,5 центов/ (кВт.  ч) вполне реально [57, 90,94].

В развивающихся  странах интерес к ВЭУ связан в основном с автономными

установками малой  мощности, которые могут использоваться в деревнях,

удаленных от систем централизованного электроснабжения. Такие установки уже

сегодня конкурентоспособны с дизелями, работающими на привозимом топливе.

Однако в некоторых  случаях непостоянство скорости ветра заставляет либо

устанавливать параллельно  с ВЭУ аккумуляторную батарею, либо резервировать ее

установкой на органическом топливе. Естественно, это  повышает стоимость

установки и ее эксплуатации, поэтому распространение  таких установок пока

невелико.

    

Ветроэнергетика за рубежом 

Ветроэнергетические установки (ВЭУ) достигли сегодня уровня коммерческой

зрелости и в  местах с среднегодовыми скоростями ветра более 5 м/сек успешно

конкурируют с  традиционными источниками электроснабжения.

Преобразование  энергии ветра в механическую , электрическую или тепловую

осуществляется  в ветроустановках с горизонтальным или вертикальным

расположением вала ветротурбины. Наибольшее распространение получили

ветроэнергетические установки с горизонтальной осью ротора , работающие по

принципу ветряной мельницы. Турбины с горизонтальной осью и высоким

коэффициентом быстроходности обладают наибольшим значением коэффициента

использования энергии  ветра ( 0,46-0,48). Ветротурбины с вертикальным

расположением оси  менее эффективны (0,45) , но обладают тем преимуществом,

что не требуют  настройки на направление ветра. В таблице 3 приведены данные о

доле на рынке  различных типов ВЭУ в старых землях ФРГ.

     Табл. 3 Доля на рынке различных типов ВЭУ в старых землях ФРГ

    

 

Наибольшее распространение  из сетевых установок сегодня  получили ВЭУ с

единичной мощностью  от 100 до 500 кВт. Удельная стоимость ВЭУ  мощностью 500

кВт составляет сегодня  около 1200 $/кВт и имеет тенденцию  к снижению. В

таблице 4 приведена  структура мощностей ВЭУ в  старых землях ФРГ.

    

Табл. 4 Структура мощностей  ВЭУ в старых землях ФРГ 

    

 

ВЭУ мегаваттного класса построены в ряде стран и на сегодняшний день

находятся на стадии экспериментальных исследований или  опытной эксплуатации.

Во многих развитых странах существуют Государственные  программы развития

возобновляемых  источников энергии, в том числе  и ветроэнергетики. Благодаря

этим программам решаются научно-технические, энергетические, экологические,

социальные и  образовательные задачи. Генераторами проектов возобновляемых

источников энергии  в Европе являются исследовательские  центры ( Riso, SERI( в

настоящее время NREL), Sandia,ECN, TNO, NLR, FFA, D(FV)LR, CIEMAT и др.),

университеты и  заинтересованные компании.

В 1994 году , в Мадриде, на конференции “Генеральный план развития

возобновляемых  источников энергии в Европе”  странами Европейского Союза была

принята декларация. В “Мадридской декларации” были сформулированы цели по

достижению 15% уровня использования возобновляемых источников энергии в общем

потреблении энергии  в странах Европейского Союза  до 2010 г.[ 184 ]. В 1994 г.

в странах Европейского Союза установленная мощность солнечных  батарей, мини

гидроэлектростанций и ветроэнергетичских установок составила 5.3 Вт, к 2010

году предполагается смонтировать оборудование с установленной  мощностью 55

Вт.

Поставленные цели достигаются решением задач в  области политики, льготного

налогового законодательства, государственной финансовой поддержки  через

научно-технические  программы , льготного кредитования, создания

информационной  сети, системы образования, стажировок, продвижения высоких

технологий , созданием рабочих мест на производствах и подготовки

общественного мнения.

Благоприятные условия  для развития энергетики позволят к 2020 г. увеличить

потребление электрической  энергии на 30% в том числе за счет возобновляемых

источников энергии  на 15%.

В таблице 3. приведены  соотношения для выработки электроэнергии различными

возобновляемыми источниками энергии в странах  Европы по оптимистическим и

пессимистическим  прогнозам до 2020 года. Прогноз составлен  на основании

анализа темпов прироста установленной мощности различных  видов возобновляемых

источников энергии  в странах Европейского Союза. Доля ветровой энергии будет

составлять по пессимистической оценке 15%, по оптимистической  оценке 16%.

Табл. 5

          Таблица 5. Прогноз развития возобновляемой энергетики.         

    

 

В 1990 г. новые возобновляемые источники энергии составили 164 Mtoe (1,9 % )

от общей потребляемой энергии. В 1994 г. во всем мире установленная  мощность

ветростанций составляла 3200 MW , 1400 MW приходилось на Европу. В  таблице 6

приведены данные о по странам.

    

Табл.6. Суммарная установленная  мощность ветростанций 

    

 

Ежегодно в Европе установленная мощность ветроагрегатов составляет 200 MW При

благоприятных условиях прирост установленной мощности может cоставить 800 MW.

Наиболее эффективными по наращиванию установленной мощности ветростанций

являются программы  стран Европы , Китая, Индии , США, Канады.

Ежегодный оборот за счет продаж ветропреобразователей в странах Европы

составляет 400 MECU. Более 10 крупнейших банков Европы инвестируют

ветроэнергетическую индустрию. Более 20 крупных Европейских  частных

инвесторов финансируют  ветроэнергетику. Стоимость ветровой энергии зависит в

основном от следующих 6 параметров:

·        инвестиций в производство ветроагрегата ( выражается как отношение

$/кв. м - цена  одного кв. метра ометаемой площади ротора ветротурбины);

·        коэффициета полезного действия системы;

·        средней скорости ветра ;

·        доступности;

·        технического ресурса.

     Табл. 7 Соотношение стоимость электроэнергии/скорость ветра

    

 

За последние  три десятилетия технология использования  энергетических ресурсов

ветра была сосредоточена  на создании сетевых ветроагрегатов WECS. В этом

направлении достигнуты значительные успехи. Многие тысячи современных

установок WECS оказались  полностью конкурентоспособными по отношению к

обычным источникам энергии. Существующие электрические  сети осуществляют

транспортировку электроэнергии вырабатываемые ветропарками в различные

регионы.

В последние годы интенсивно стали развиваться технологии использования

энергии ветра  в изолированных сетях. В изолированных  сетях электропередач

неизбежные затраты  на единицу произведенной энергии  во много раз выше , чем в

централизованных  сетях электропередач. Установки, производящие

электроэнергию, обычно основаны на небольших двигателях внутреннего  сгорания