Исследования ветрового потенциала в России

Исследование ветроэнергетического потенциала включает в себя ветровую разведку, сбор, обработку и совместный анализ данных ветровой разведки и многолетних измерений на метеорологических станциях, подбор базовых ветроэнергетических установок.

О.А. Касеева сообщает в своей работе, что Оренбургская область в целом обладает достаточным ветроэнергетическим потенциалом для использования ветроэнергетических установок [18].

Результаты обработки 20-летних рядов наблюдений за скоростью ветра по 37 метеорологическим станциям Кольского полуострова показали, что наибольшие скорости ветра наблюдаются в прибрежных районах Баренцева моря. На северном побережье они составляют 7-8 м/с (на высоте 10 м), на Терском берегу несколько ниже – 5-7 м/с. По мере удаления от береговой линии интенсивность ветра заметно снижается. Исследованиями установлено, что на Кольском полуострове имеет место зимний максимум скоростей ветра. Это является благоприятной предпосылкой для эффективного использования энергии ветра [29].

Согласно статье В.В. Котилко: «в Алтайском крае возможно строительство достаточно крупных ветроэнергопарков в степных районах. В частности, речь может идти о Кулундинском, Славгородском, Немецком районах края. Оптимальным размером таких парков стала бы концентрация 100–120 генераторов установленной мощностью до 200–500 кВт каждый. Таким образом, при суммарной установленной мощности в 40–50 МВт такой ветроэнергопарк (на основе фоновых данных по аналогичным регионам) мог бы обеспечить выработку до 80–90 млн кВт/ч в год, что достаточно для полного обеспечения энергетических потребностей 2–3 сельских административных районов края. Ветроэнергопарк такой мощности займет площадь около 600–700 га, что вполне возможно для районов степной зоны, где имеются засоленные, некондиционные земли, не имеющие ценности как сельхозугодья» [22].

В результате анализа многолетних данных, Ю.Н. Никольченко было установлено, что среднемесячные значения скорости ветра на территории Алтайского края изменяются от 2,9 м/с (ст. Бийск-Зональная) до 5,2 м/с (ст. Рубцовск). Наибольшие скорости ветра наблюдаются в районах Кулундинской степи (ст. Рубцовск, Славгород). В годовом ходе большая скорость ветра в степных районах и лесостепи наблюдается зимой и в переходные сезоны и составляет 5–6 м/с, летом она уменьшается до 3–4 м/с [36].

При современном уровне развития ВЭУ условия их экономически оправданной эксплуатации в зависимости от среднегодовой скорости ветра можно приближенно оценить следующим образом. При скорости V < 3 м/с – условия бесперспективные для любых ВЭУ; при 3 ≤ V < 3,5 м/с – мало перспективные; при 3,5 ≤ V <4 м/с – перспективные для ВЭУ малой мощности; при 4 ≤ V < 5,5 м/с – перспективные для ВЭУ малой и средней мощности; при V ≥ 5,5 м/с – перспективные для всех ВЭУ.

Согласно Р.А. Дайчману [8] ветровой потенциал России огромен, ввиду большой площади, а также ввиду большой протяженности береговых линий (рис.2)

Рис. 2 Ветровые ресурсы Российской Федерации

Таким образом, в соответствии с данными Атласа ветров России наиболее перспективными с точки зрения развития ветроиндустрии являются Прикаспийские регионы, области, граничащие со степями Казахстана, а также побережья Северного Ледовитого и Тихого океанов.

Перспективным регионом для внедрения ветровой энергетики, по мнению является Краснодарский край. На большинстве территории края удельная мощность ветра на высоте 100 м превышает 1000 Вт/м². Технический потенциал ветроэнергетики Краснодарского края примерно в три раза превышает прогнозируемое электропотребление в 2020 г., что позволяет рассматривать ветровые ресурсы региона как один из его основных энергоресурсов [19].

Забайкальский край относится к малоперспективным районам для непрерывного использования ветровой энергии в течение года. Однако, ВЭУ малых мощностей могут быть применены для обеспечения электроэнергией фермерских хозяйств; эксплуатация ВЭУ больших мощностей из-за малых часов использования и большой стоимости может быть экономически неэффективной [37].

Обобщение полученных данных о средних многолетних скоростях ветра на высоте 10 м позволило построить карту их распределения по территории Архангельской области и выделить на ней зоны, наиболее благоприятные для возможного применения ветроэнергетических установок. Это оказались в основном приполярные и заполярные районы, тяготеющие к побережью Белого и Баренцева морей и отделенные от материковой части изолинией, равной 4 м/с. При более низких среднегодовых скоростях ветра перспективы использования энергии ветра по существующим оценкам оказываются заведомо сомнительными. В отличие от этого в прибрежных районах, где среднегодовые скорости достигают 6-8 м/с, предпосылки для развития ветроэнергетики очевидны, особенно если принять во внимание, что мощность, развиваемая ветроэнергетической установкой, пропорциональна скорости ветра в третьей степени [30].

Территория Чеченской Республики относится к району со средним уровнем ветровой энергии. Характерной особенностью ветровой обстановки является неравномерность распределения скорости ветра по территории и интенсивности в различные периоды года. Расчеты ветрового потенциала выполнялись для различных климатических зон территории: горной части, средней полосы и затеречной равнины, с пересчетом скоростей ветра и повторяемостей с высоты флюгеров на высоту 75 метров (высота ветроэнергетической установки мощностью 500-750 кВт). Ветроэнергетический валовый потенциал по проведенным расчетам составляет 1406,0 млрд кВт∙ч/год технический потенциал составляет ≈14,0 млрд кВт∙ч/год [20].

Для оценки ветрового режима и ветроэнергетического потенциала ветра Кемеровской области использованы данные 21 гидрометеорологической станции за период с 1966 по 2011 г. Анализ полученных данных показывает, что среднегодовые многолетние скорости ветра на станциях Кемеровской области меняются в достаточно широких пределах – от минимальной – 0,8 м/с (Усть-Кабырза) до максимальной – 3,6 м/с (Новокузнецк). Коэффициент вариации Cv, характеризующий временную изменчивость скоростей ветра относительно средней, меняется в пределах от 0,25 (ст. Белово) до 0,44 (ст. Кондома). Коэффициент вариации используется для характеристики однородности исследуемой совокупности. Статистическая совокупность считается количественно однородной, если коэффициент вариации не превышает 0,33. На рис. 3 показана карта-схема распределения среднегодовой скорости ветра по территории Кемеровской области с использованием ординарного кригинга [16].

Рис. 3 Распределение среднегодовой скорости ветра по территории Кемеровской области