Состояние и перспективы использования ветроэнергетики

Таблица 4. Значения коэффициента установленной мощности К на равнине в  ветровых зонах Беларуси для различных типов ВЭУ, % 

     Для заданной точки внедрения ветротехники вместо К_y используется суммарный коэффициент полезного действия конкретной ВЭУ. N_nom  и T определяются прямым расчетом по специальной методике, исходящим из распределения скоростей ветра по градациям [3, 12, 13]. Оценка же объема ветроэнергоресурсов на территории определяется для условных ВЭУ, обозначаемых для удобства В6, В8, В10 и т.д. Числа здесь соответствуют номинальной рабочей скорости ветра (соответственно 6; 8; 10 м/с), при которой осуществляется регулирование числа оборотов ротора под номинальную мощность генератора. Стартовые скорости ветра (соответственно 3; 4; 4,5 м/с), при которых начинается вращение ротора ВЭУ, обеспечивают выработку энергии генератором в предноминальном режиме. В последнем случае большинство ВЭУ, работающих на централизованные электросети, снабжается преобразователями, которые приводят энергетические характеристики генератора в соответствие с требованиями электросетей. Эти ВЭУ вырабатывают электроэнергию во всем диапазоне рабочих скоростей ветра, обеспечивая автономный объект энергией. Использование ВЭУ считается эффективным в случае К_у > 25% при работе генератора в номинальном

-9-

режиме. Использование вырабатываемой генератором  ВЭУ электроэнергии, начиная со стартовых  скоростей ветра, повышает нижнее значение К до 33%. 
Для условных ВЭУ В6 и В8, отнесенных к маломощным технологическим ветроагрегатам, величина К_y > 25% наблюдается практически круглый год на открытых равнинах по всей территории Беларуси и в холодное время года (около 70% времени года) на площадях с абсолютной высотой местности Н > 200 м. Величины К_y > 25%, характерные для эксплуатации условной ВЭУ В10 на равнинах IV зоны, обеспечены и на холмах II и III зон с высотой 20 и 30 м, а для условной ВЭУ В12 и местами для В15 на холмах выше 30 м выборочно в III и IV зонах. (В I зоне среднегодовая фоновая скорость ветра -до 3,5 м/с, во II - 3,5-4,0 м/с, в III - 4,0-

4,5 м/с, в IV -более 4,5 м/с.).      

   Исходя из ветроэнергетического потенциала только в Минской области насчитывается 1076 строительных площадок под размещение на каждой от 3 до 10 ВЭУ континентального базирования мощностью до 1000 кВт. Среднегодовая выработка только 10% этих ВЭУ в статистическом распределении времени работы в номинальном режиме от 2500 до 3300 часов в год на срок эксплуатации установок составляет около 2676 млн кВт(ч. Соответственно среднегодовая экономия жидкого топлива составит более 800 тыс. тонн. Сроки окупаемости капитальных вложений в ветротехнику сопоставимы со сроками окупаемости малых гидроэлектростанций, парогазовых и газо-мазутных электростанций и значительно ниже данных сроков для угольных, атомных и дизельных электростанций. По завершении срока окупаемости затраты на эксплуатацию ВЭУ неизмеримо ниже аналогичных затрат для электростанций, работающих на жидком, газообразном, твердом и ядерном топливе, т.к. не нуждаются в поставках ископаемых источников энергии. Следует учитывать, что ветроэнергетическая отрасль за счет каждой ВЭУ начинает вырабатывать энергию немедленно после монтажа и при этом не требует гигантских единовременных капитальных вложений, также как и концентрированных вложений при заменах по завершении сроков эксплуатации каждой отдельной ВЭУ.

     Энергетическая  программа РБ до 2010 г. основными направлениями  использования ветроэнергетических  ресурсов на ближайший период предусматривает  их применение для привода насосных установок и в качестве источников энергии для электродвигателей. Эти области применения характеризуются минимальными требованиями к качеству электрической энергии, что позволяет резко упростить и удешевить ветроэнергетические установки. Особенно перспективными считается их использование в сочетании с малыми гидроэлектростанциями для перекачки воды. Применение ВЭУ для водоподъема, электроподогрева воды и электроснабжения автономных потребителей  к 2010 г. предполагается довести до 15 МВт установленной мощности, что обеспечит экономию 9 тыс. тонн условного топлива в год.

     Одним из  высокоприоритетных белорусских  Национальных проектов, включенных в  Мировую солнечную программу  на 1996 – 2005 гг., является создание двух экспериментальных промышленных ветроэнергетических  установок мощностью 1,5 МВт каждая. 
 
 
 

-10-

3.Проблемы  становления ветроэнергетической  отрасли 

     Сразу надо обратить внимание на финансовый аспект. На Западе для привлечения в ветроэнергетику частных инвестиций устанавливаются налоговые льготы, а для потребителей — льготы на покупку ветряной электроэнергии. Именно такая финансовая политика позволяет развивать ветроэнергетику. А благодаря соответствующим программам, максимально точно изучается ветровой потенциал. Это позволяет снижать финансовые риски инвесторов.

     Сколько стоит ветротехника? Если в начале 1990-х 1 кВт установленной мощности ветроустановки в 250-1000 кВт стоил 1500 долларов, то теперь этот показатель где-то около 900-1000 долларов. И чем мощнее ветряк, тем при прочих равных обстоятельствах меньше его удельная стоимость. С возрастанием установленной мощности ветроустановки повышается и ее годовая выработка, отнесенная к 1 кВт установленной мощности. Одновременно с этим снижается также удельная стоимость ветряка.

     Относительно  цены ветряной электроэнергии надо сказать, что этот показатель является наилучшим комплексным мерилом эффективности ветроэнергетики. Так вот, за последние два десятилетия цены на такую энергию снизились в мире примерно в раз пять. И такая электроэнергия продолжает становиться дешевле. Себестоимость ее 1 кВт/ч в 2006 г. составила для высокоэффективной техники, работающей в оптимальных условиях, примерно 3-3,5 цента.

     Сроки окупаемости правильно установленной  в Беларуси импортной ветротехники мощностью от 250 до 1000 кВт при условии поставок энергии в электросети могут не превышать даже 5 лет, если отечественная ветроэнергетика будет базироваться на европейских подходах и стандартах.

     Беларусь  граничит с объединенной Европой. А там сосредоточено примерно две трети ветроэнергетических мощностей мира, расположенных преимущественно в Германии, Испании и Дании. Ветроэнергетический лидер мира — Германия, на втором месте — США. Однако больше всего электричества за счет ветра получают в Дании — около 20%. Большой интерес к ветроэнергетике с недавних пор стали проявлять в Голландии и Швеции. А вот в России ветроэнергетика развивается явно недостаточно.

     Печальное положение дел в ветроэнергетической сферы Беларуси лучше всего отражает следующая история. В 1986 г. решением Совмина СССР был образован Белорусский филиал НПО "Ветроэн". В НПО входило еще 8 предприятий, производящих ветроэнергетическое оборудование. Филиал "Ветроэна" разрабатывал и изготавливал системы управления ветроэнергетическими установками, занимался экономическими проблемами и внедрением ветротехники в Прибалтийско-Черноморской зоне СССР. В состав филиала со штатом сотрудников более 300 человек входили проектно-конструкторские подразделения, СМУ, НИЛ с ветроэнергетическим полигоном. С 1986 по 1990 г. белорусский филиал внедрил около 400 ветроустановок. (Беларуси досталось только 23 маломощных ветроагрегата, из них 8 установили на испытательно-демонстрационном полигоне в Заславле). После распада Советского Союза БелФНПО "Ветроэн" был преобразован в НПГП "Ветромаш". Вскоре его коллектив сократился до 16 сотрудников. В конечном итоге, это предприятие вошло в состав Белорусского

-11-

государственного  университета и перестало заниматься ветроэнергетикой. От его научно-технической библиотеки и архива мало что осталось, а производственные площади в Минске и Заславле по назначению не используются. Понятно, что последствия неразумного подхода к отечественной ветроэнергетике не замедлили сказаться.

     В программе по энергосбережению Беларуси на 2000-2005 гг. появилась информация, которая не была должным образом согласована с результатами официальных исследований, выполненных, подчеркнем, по государственной линии. Они были посвящены оценке ветроэнергоресурса республики и разработке ветроэнергетического атласа. По оценкам авторов программы, при благоприятных экономических условиях и в случае решения ряда технологических проблем, мощность ветротехники страны может составить только около 30 МВт к 2015 г. и 50 МВт к 2020 г. А ведь более-менее приличный современный ветряк имеет мощность, равную 1 МВт. Примечательно, что наибольшее противодействие развитию отечественной ветроэнергетики оказали чиновники агропромышленного комплекса и энергетической отрасли. Первые оправдывали свою "антиветряную" позицию достаточностью поставок энергии, вторые — достаточностью обеспечения собственных ТЭЦ и сетей ресурсами.

     Исходя  из ложной посылки, что в Беларуси, образно говоря, нет ветра, здесь пытались по-дилетантски создавать "оригинальные" ветроустановки, которые могли бы превосходить западные. Причем создавать на пустом месте, без привлечения опытных специалистов и без необходимой производственной базы.

     В 1990 г. НПО "Комплекс" было предписано изготовить ветроагрегат мощностью 20 кВт по проекту Московского авиационного института. Невзирая на отрицательное экспертное заключение НПО "Ветроэн", данный ветроагрегат приняли к производству. На изготовление опытного образца потратили сумму, которая раз в 15 превысила всякие разумные пределы. А затем, после зафиксированной при испытаниях неэффективности, образец передали на доработку в НПГП "Ветромаш", где его и списали вместе с затратами.

     В 2000 г. Госкомитетом по энергосбережению и Институтом проблем энергетики НАНБ был представлен третий по счету экспериментальный образец ветроустановки, основанной на использовании эффекта Магнуса по проекту немецкого изобретателя Флетнера 1926 г. Решили даже создать из таких ветряков электростанцию мощностью 5 МВт. А ведь серьезные недостатки подобных установок были известны еще в первой половине прошлого века. Это и крайне низкий коэффициент использования энергии ветра (0,15-0,20), и принудительный привод цилиндров ветроротора, и повышенная шумность, и перегруженность трансмиссии и, как следствие, низкая надежность узлов, агрегатов и систем управления. С целью достижения предписанной заданием мощности ветряка в 250 кВт, предусмотрели использование ветроротора с габаритами на 1000 кВт. Даже в серийном производстве удельная стоимость такой ветроустановки превысила бы стоимость обычной той же мощности в 2,5-3,0 раза. Любопытно, что бесперспективность технико-энергетического решения белорусской установки Флетнера была доказана еще в 1999 г. специалистами Международной академии экологии.

     Подобных  нелепых случаев в республике было немало. Тем не менее, немногочисленные белорусские подвижники ветроэнергетики не оставляют надежд

     -12-

реализовать свои мечты. Несмотря на то, что проект задания на создание

принципиально новых геликоидных ветроагрегатов на 20 и 100 кВт вылеживается

в кабинетах государственных чиновников уже 15 лет, и то, что у нас неоправданно долго решаются вопросы с патентованием технических решений ветроустановок. Несмотря на то, что с 2006 г. прекращено финансирование научных исследований в области архитектурно-строительного освоения ветротехники и что государственные органы фактически устранились от участия в становлении отечественной ветроэнергетической отрасли. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

-13-

Заключение 

     Современная ветроэнергетика, как солидная подотрасль общей энергетики, Беларуси необходима, частным свидетельством чего являются единичные попытки делать что-нибудь в этом отношении (в том числе  с помощью государства). Поправить дела с ветроэнергетикой невозможно, если не следовать отработанному порядку внедрения и эксплуатации ее, а также грамотному техническому обеспечению ветроэнергетики вообще. Но этого недостаточно. Ветроэнергетическая сфера, как все новое, требует немалых усилий и затрат для становления. И, конечно, деятельности одних только энтузиастов здесь явно недостаточно. Необходимы также адекватные и мудрые действия государственных органов управления. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

-14- 

Список литературы: 

1. Пекелис В.Г, Лаврентьев Н.А., Камлюк Г.Г. Ветроэнергетика  Беларуси // «Строительство и недвижимость»,2007г.
2. НИР 06.4.1. «Формирование информационного банка данных по ветроэнергетическому потенциалу в зонах предполагаемого внедрения ветроустановок», руководитель к.т.н. Шадурский Г.П., ГНТПтема «жилищно-коммунальное хозяйство», Минск, НПГП «Ветромаш»,1998г.
3. Лаврентьев Н.А., Жуков Д.Д. Белорусская ветроэнергетика- реалии и перспективы // «Энергия и менеджмент» №3 и 4,2002г.
4. Лаврентьев Н.А., Жуков Д.Д. Основные виды возобновляемой энергии. Потенциал Беларуси // «Энергетика и ТЭК», №7,2003г.
5. Методические указания по обоснованию и разработке схемы размещения площадок под ветроэнергетические установки на  территории Республики Беларусь.Т.1; отчет о НИР // «Белэнергосетьпроект»; Рук. А.И. гноевой-№12488-02. Минск,1995г.
6. ветроэнергетическая установка геликоидная: Каталог инновационных проектов и разработок // Госкомитет по науке и технологиям РБ.- Минск,2000-№6
7. Лаврентьев Н.А., Жуков Д.Д., Строев П.В. Ветроэнергетическая установка в Занарочи: Эффект без эффекта // «Строительство и недвижимость»-2002-14 марта
8. Журнал «Агробаза», №2-2007г