CC BY
116
ВОЗМОЖНОСТИ РАЗВИТИЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ КАК АЛЬТЕРНАТИВНОГО ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ В РОССИИ
Тарасов Алексей Сергеевич
аспирант Тамбовского Государственного технического университета, РФ,
г. Тамбов
E-mail: tas13chuvak722@mail.ru
POSSIBILITIES OF WIND POWER DEVELOMENT AS AN ALTERNATIVE
ENERGY SOURCE IN RUSSIA
Aleksey Tarasov
post graduate student of Tambov State Technical University, Russia Tambov
АННОТАЦИЯ
Рассматривается проблема развития ветроэнергетики как одного из наиболее перспективных и доступных источников альтернативной энергетики в России. Приводится анализ данных мировой ветроэнергетики. Дается краткая характеристика развития ветроэнергетики в РФ.
ABSTRACT
Problem of wind power development as one of the most perspective and available sources of alternative energetics in Russia is considered in the article. World energetics data analysis is presented. Brief description of wind power development in the Russian Federation is given.
Ключевые слова: ветроэнергетика; ветрогенератор; ветроэлектростанция; энергоэффективность; возобновляемый источник энергии.
Keywords: wind power; wind power generator; wind power plant; energy efficiency; renewable energy source.
На сегодняшний день мировое сообщество столкнулось с необходимостью развития существующего топливно-энергетического комплекса [4, с. 67]. Вопросы энергоэффективности и энергобезопасности сегодня наиболее актуальны во всем мире. Ввиду прогнозируемого кризиса истощения природных ресурсов все большее внимание уделяют использованию возобновляемых источников энергии.
Одна из лидирующих позиций по мировому запасу возобновляемых энергетических ресурсов принадлежит кинетической энергии воздушных масс или попросту энергии ветра. Ветроэнергетика несёт в себе огромный потенциал, чему свидетельствует всё возрастающий интерес со стороны крупных мировых держав. Мировая ветроэнергетика развивается быстрыми темпами. Единичная мощность современных ветрогенераторов достигает 7,5 МВт. Согласно данным Всемирной ассоциации ветроэнергетики (World Wind Energy Association, WWEA), в прошлом году в действие были введены новые ветровые установки общей мощностью 13,98 гигаватт. Таким образом, на июнь 2013 года суммарная мощность всех ветроэлектростанций составила 292,255 гигаватт (Рис. 1). Ветряные турбины по всему миру к середине 2013 года обеспечивают 3,5 % от мирового спроса на электроэнергию [7, с. 2].
и Мощность, ГВт
2009 г. Первая Вторая Первая Вторая Первая Вторая Первая половина половина половина половина половина половина половина 2010 г. 2010 г. 2011г. 2011г. 2012 г. 2012 г. 2013 г.
Рисунок 1. Общая установленная мощность мировой ветроэнергетики
2009—2013 г.
Глобальный потенциал ветра в течение шести месяцев вырос на 5 % (после 7 % за тот же период в 2012 году и 9 % в 2011 году) и на 16,6 % за год (с июня 2012 по июнь 2013). Ведущими странами в мировой ветроэнергетике к середине 2013 года являются: Китай (80 824 МВт), США (60 009 МВт),
Германия (32 422 МВт), Испания (22 907 МВт), Индия (19 564 МВт), Великобритания (9 610 МВт) [7, с. 4].
США принадлежит самая мощная наземная ветроэлектростанция Alta Wind Energy Center общей мощностью 1320 МВт. Ветропарк расположен в штате Калифорния, в нем установлено 100 турбин General Electric мощностью по 1,5 МВт каждая и 390 турбин Vestas V-90 по 3 МВт. Самый большой оффшорный ветряной парк находится в Великобритании и носит название London Array. London Array расположен в устье Темзы в 11 километрах от берега к северу от г. Рамсгит (графство Кент, Англия). Электростанция состоит из 341 ветроустановки Siemens SWT-3.6, общая мощность которых достигает 630 МВт. Стоимость строительства ветропарка составила около 1,8 миллиарда фунтов стерлингов.
В Европейском Союзе по данным Европейской ассоциации ветроэнергетики (European Wind Energy Association, EWEA) общая мощность ветроэнергетических установок составляет 117,3 гигаватт (Рис 2), что по сравнению с предыдущим годом выросла на 10 % [9, с. 11]. Однако годовой прирост мощности уменьшился по сравнению с 2012 годом, когда он составил 12 % по сравнению с 2011 г. Ветровые энергоустановки, установленные в ЕС, за год будут производить около 257 млрд. кВт*ч электроэнергии, что достаточно для покрытия 8 % от общего объема потребления электроэнергии в ЕС.
Рисунок 2. Общая установленная мощность ветроэнергетики в ЕС 20072013 г.
Сегодня лидирующие позиции по доли производства электроэнергии с использованием энергии ветра в Европе принадлежат: Германии (29 %), Испании (20 %), Великобритании (9 %) , Франции и Италии (по 7 %). Десять других стран ЕС такие как: Австрия, Бельгия, Дания, Греция, Ирландия, Нидерланды, Польша, Португалия, Румыния и Швеция — имеют более чем 1 ГВт установленной мощности (Рис. 3) [9, с. 11].
Относительно России, то мы, к сожалению, имеем более чем скромные показатели роста доли ветроэнергетики. По данным EWEA, суммарная вырабатываемая мощность ветряной энергии в России за 2010 год составила всего лишь 15 МВт [8, с. 4], при этом в течении последних трех лет новых мощностей не вводилось.
Рисунок 3. Доля производства ветроэнергетики в ЕС 2013 г.
Самым главным препятствием развития как альтернативной энергетики в целом, так и ветроэнергетики, в частности, является необоснованное мнение об экономической неэффективности использования возобновляемых источников энергии в РФ, учитывая ее огромные запасы органических, ядерных и водных энергоресурсов.
Нужно понимать, что развитие ветроэнергетики в Европе — реальная угроза снижения нашего экспорта нефти и газа. По предположению П.П. Безруких адекватным ответом могло бы служить активное участие нефтяных и газовых компаний России в развитии ветроэнергетики, так как подобное направление диверсификации их деятельности вполне может скомпенсировать снижение объема экспорта [1, с. 24].
Кроме этого нужно сказать о необходимости резервирования потребителей питаемых от ВЭС на случай энергетических затиший, потому что одним из главных недостатков энергии ветра является природная нестабильность. Этот факт необходимо учитывать при работе ветроэнергетических установок в сетях. Выводы зарубежных специалистов-сетевиков подтверждают, что проблемы в
энергосистемах из-за нестабильности выдачи мощности ветроустановками начинаются после достижения ими доли в 20—25 % от общей установленной мощности системы [2, с. 48].
Что же касаемо проблемы нестабильности, то в мире уже найдены варианты решения данной проблемы: точность прогнозов выдачи энергии ветростанций при почасовом планировании на рынке «на день вперёд» или спотовом режиме превышает 95 %, что является очень высоким уровнем прогнозирования выдачи мощности от источника, выдача мощности от которого носит вероятностный характер [2, с. 48]. Таким образом, мировая практика подтверждает, что правильное планирование развития сетей с учетом перспективы размещения электростанций функционирующих на основе ВИЭ приводит к повышению надежности электроснабжения.
Для развития ветроэнергетики в РФ немалой проблемой является неразвитость инфраструктуры и недостаток квалифицированных кадров, а также недостаточная государственная поддержка и отсутствие программы развития ветроэнергетики и стимулов для инвестирования в отрасль.
Несмотря на существующие сложности для использования энергии ветра в России, можно и нужно привести аргументы в пользу развития ветроэнергетики в нашей стране:
• ветровая энергетика — это один из наиболее быстрых и при этом дешевых способ решения проблем энергоснабжения удаленных труднодоступных населенных пунктов, не подключенных к централизованным сетям (в России это особенно актуально, для прибрежных районов Северного Ледовитого океана в сетях децентрализованного электроснабжения [6, с. 79]);
• ветровые установки не наносят вреда окружающей среде и климату. Ветрогенератор мощностью 1 МВт сокращает ежегодные выбросы в атмосферу 1800 тонн СО2, 9 тонн 502 и 4 тонн Ы20 [3];
• ветроэнергетические станции в отличии от традиционных тепловых электростанций не используют воду в процессе работы, таким образом снижая нагрузку на водные ресурсы [5, с. 60];
• сооружение ветроэнергетических объектов не требует больших единовременных капитальных вложений и осуществляется за короткое время. Ветростанция на суше мощностью 10 МВт может быть построена за 2 месяца. Причем основное время уходит на сооружение фундамента и «выдержку» бетона. Собственно монтаж ВЭУ длится 2—3 дня. А ветростанция 50 МВт может быть построена за 18 или 24 месяца. В это время входит измерение скорости ветра на площадке в течение минимум полугода. непосредственно же сооружение ВЭС занимает около 6 месяцев [1, с. 20].;
• развитие ветроэнергетики — это развитие инновационных направлений в промышленности, что приводит к расширению внутреннего спроса на изделия машиностроения, а также расширение экспортных возможностей;
• ветряные электростанции весьма эргономичны, то есть занимают сравнительно небольшие площади вписываясь в ландшафт местности и хорошо сочетаются с другими практическими видами использования территории;
• энергия, которую вырабатывают ВЭУ, уже в ближайшей перспективе оказывается самой дешевой. По подсчетам Штефана Гзенгера, исполнительного директора ШЖЕА (из выступления 5 июля в Бонне на международной конференции), цена одного киловатт-часа электричества, выработанного современным ветрогенератором, составляет от 5 до 9 центов. Для сравнения: электроэнергия, которую вырабатывают угольные электростанции, стоит в Европе примерно 7 центов. Однако, по подсчетам ЕС и немецкого министерства по охране окружающей среды, истинная цена энергии ветра оказывается вдвое дешевле, так как впоследствии не нужно делать отчислений на экологию и здравоохранение;
• крупные ВЭС — это сокращение дефицита мощности в энергосистемах, что является предпосылкой для развития промышленности;
• в технологиях ветроэнергетики реализуются последние достижения многих научных направлений и технологий из разных областей: аэродинамики, микроэлектроники, силовой электроники, электроэнергетики, теплоэнергетики, нанотехнологии, материаловедения, метеорологии и т. п.
Таким образом, можно не сомневаться в целесообразности внедрения в РФ новых ветроэнергетических установок, не смотря на сложности развития, внедрения и широкомасштабного использования ветроэнергетики в России. Рассматривая зарубежный опыт развития ветроэнергетики можно убедиться в том, что ветроэнергетика является важной частью в электроэнергетике, а касаемо России, то при соответствующей государственной поддержке ветроэнергетика способна стать конкурентоспособной уже в ближайшей перспективе.
Список литературы:
1. Безруких П.П., Безруких П.П. (младший). Ветроэнергетика. Вымыслы и факты. Ответы на 100 вопросов. М.: Институт устойчивого развития Общественной палаты Российской Федерации/Центр экологической политики России, 2011. — 74 с.
2. Безруких П.П. Возобновляемая энергетика: сегодня — реальность, завтра — необходимость. М.: Лесная страна, 2007. — 120 с.
3. Википедия [Электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Ветроэнергетика (Дата обращения: 11.03.2014).
4. Возобновляемая энергетика на Северо-Западе России: Сборник докладов международного конгресса «Дни чистой энергии в Петербурге — 2010» / под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. Елистратова В.В.. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2010. — 144 с.
5. Возможности использования ветроэнергетики в челябинской области/ А.А. Зйцева, А.С. Устинова, С.С. Спирина// XIII научно-практическая конференция «Дни науки — 2013». Тезисы докладов: в 2 т. Озерск, 26— 27 апреля 2013 г. Озерск: ОТИ НИЯУ МИФИ, 2013. — 60—62 с.
6. Использование математической модели формирования и выбора класса замещения традиционных источников энергии в децентрализованных сетях электроснабжения /Тарасов А.С. // «Технические науки — от теории к практике»: материалы XVIII международной заочной научно-
практической конференции. (20 февраля 2013 г.); Новосибирск: Изд. «СибАК», 2013. — С. 78—84
7. The World Wind Energy Association. Half — year report 2013 [Электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: http://www.wwindea.org/webimages/Half-year_report_2013 .pdf (Дата обращения: 07.03.2014).
8. Wind in power. 2012 European statistics [Электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: http://www.ewea.org/fileadmin/files/library/publications/statistics/Wind_in_pow er_annual_statistics_2012.pdf (Дата обращения: 09.03.2014).
9. Wind in power. 2013 European statistics [Электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: http://www.ewea.org/fileadmin/files/library/publications/statistics/EWEA_Annu al_Statistics_2013.pdf (Дата обращения: 09.03.2014).
