Ветроэнергетика: прогнозы использования, экономическая и экологическая оценка.

Ветроэнергетика— это отрасль энергетики, связанная с разработкой методов и средств, для преобразования энер­гии ветра в механическую, тепловую или электрическую энергию. Важной особенностью энергии ветра, как и сол­нечной, является то, что она может быть использована прак­тически повсеместно. Существуют различные виды и конструкции ветроагрегатов. По своему назначению и виду преобразования энергии ветра в другие виды они подразделяется на: ветромеханические, ветроэлектрические, ветротепловые, комбинированные. Наиболее универсальны ветроэлектрические установки. С точки зрения автономности использования они подразделяются на автономные, работающие с другими энергоисточниками, работающие в составе энергосистемы электроснабжения.

Ветро­энергетическая установка (ВЭУ) представляет собой ком­плекс технических устройств, для преобразования энергии ветра в другие виды: механическую, электрическую или те­пловую. Ветродвигатель — устройство, преобразующее кинети­ческую энергию ветра в механическую энергию. Ветродвигатель является неотъемлемой частью ВЭУ. В состав ВЭУ также могут входить рабочие машины (электрогенератор, тепловой генератор, аккумулирующие устройства, системы автоматического управления и регули­рования и др.).

К основным техническим характеристикам ВЭУ отно­сятся: номинальная мощность; номинальная (расчетная) скорость ветра; минимальная скорость ветра; максимальная рабочая скорость ветра; номинальная частота вращения ветроколес. В государственной программе Республики Беларусь годовые объемы использования энергии ветра для получения электроэнергии к 2012г. оцениваются в 9,31 млн кВт при установленной мощности 5,2 МВт. Всего на территории республики выявлено 1840 площадок, пригодных для размещения ВЭУ промышленного типа, с общей мощностью 1600МВт.

Мировой опыт использования ветроэнергетики. ВЭУ широко используются во многих странах, обладающих значительным ветроэнергетическим потен­циалом. Лидирующее положение, но количеству и общей мощности ВЭУ занимают такие государства, как Германия, США, Бельгия, Нидерланды, Дания. В этих странах в при­брежных зонах строятся быстроходные ВЭУ (V_р = 10 м/сек.) Номинальная мощность этих установок лежит в пределах от сотен кВт до нескольких МВт.

Для ряда сельскохозяйственных объектов, удаленных от ЛЭП, газопроводов и других коммуникаций, перспектив­ным является использование для автономного энергоснаб­жения ВЭУ малой мощности, Р < 10 кВт. Работы по созданию и внедрению таких агрегатов ведутся в ряде зарубежных стран, таких как Китай, США, Австралия и Россия. На­пример, потребность в электрической энергии сельского жителя (отдельный дом, дачный домик) составляет около 115 кВт - ч в месяц [11]. Еще в бывшем СССР было налажено серийное производство маломощных ВЭУ, типа АВЭУ-6-4 способных обеспечивать в автономном режиме, при наличии аккумуляторной батареи и преобразователя напряжения потребности в электроэнергии небольшого фермерского хозяйства.

Экономические показатели ветроэнергетики. Главное препятствие на пути использования энергии ветра – экономические. При небольшой мощности агрегата доля затрат на его эксплуатация значительна, т.е. маломощные агрегаты могут вырабатывать энергию втрое более дорогую. Экономическую эффективность установок с традиционными системами генерирования электроэнергии сравнивают по двум показателям: удельным капитальным затратам на 1кВт установленной мощности и стоимостью вырабатываемой электроэнергии. Удельная стоимость возведения малых и больших ВЭУ неодинакова. Исследования показывают, что удельные затраты на возведение малых до 10-15 кВт ветроагрегатов в мире могут в 2-3- раза превосходить установки мегаватного класса. По данным Американской Ассоциации Энергии Ветра стоимость строительства ветровой электростанции дошла до 1млн долл. на 1Мвт, т.е. столько же стоит 1Мвт на АЭС.

Ветроэнергетический потенциал. На территории Республики Беларусь выявлено 1840 площадок для размещения ветроустановок с теоретически возможным потенциалом 1600 МВт и годовой выработкой электроэнергии 2,4 млрд кВт ч. На 1 01 2011г. Суммарная установленная мощность ветроэнергетических установок составляет 1,56 МВт, а объемы замещения – 09,4 тыс т. у .т. По данным государственной сети гидрометеорологических наблюдений среднегодовой фоновый ветер на высоте установки датчиков направление и скорости ветра(10-12м) составляет 3-4-м в сек., поэтому при выборе площадок необходимо проводить тщательное технико – экономическое обоснование. Ресурсный ветропотенциал в Республике Беларусь составляет 2400 млн кВт. ч. в год или 0,672 млн т. у. т. в год. Национальной программой развития местных и возобновляемых энергоисточников на 2011-2015гг планируется строительство 199-224 установок суммарной мощностью 440-460 МВт.

Экологические аспекты ветроэнергетики. Исследования показывают, что ветроэнергетика в наименьшей сте­пени влияет на почву и качество воды. Наиболее благоприятный эко­логический эффект ветротурбин заключается и том, что они не выбра­сывают загрязнений в атмосферу и не создают опасных отходов. Дей­ствующие ВЭС на территории стран Европейского Союза ( Р= 4425 МВт) позволяют предотвратить ежегодно выброс 7800000 т СО₂, , 26000 т SO₂ и 22500 т NO₂. Кроме того по окончании эксплуата­ции ветроагрегаты легко демонтируются и утилизируются, а земля полностью рекультивируется .

Существует рад факторов воздействия ВЭС на природную среду. К числу недостатков присущих ветроэнергетических станций относят: большие территории для их размещения. Наиболее важным фактором влияния на окружающую среду – это акустическое воздействие в непосредственной близости от ветрогенератора у оси ветроколеса уровень шума достаточно крупной ветроустановки может превышать 100 дБ. Законы, принятые в Великобритании, Германии, Нидерландах ограничивают уровень шума от работающей ветряной энергетической установки до 45 дБ в дневное время и 35 дБ в ночное время. К числу недостатков воздействия на окружающую среду необходимо отнести потенциальную опасность для самолетов, электромагнитное излучение, влияние на телевидение и радиосвязь. При проектировании мест размещения ВЭС следует учитывать и пути миграции птиц.

Таким образом, ветер является производной солнечной энергии и занимает прочные позиции в энергетике многих стран. В Республике Беларусь возможно использование энергии ветра и наиболее благоприятными районами ее использования являются северные районы республики.