Размещено на http://www.allbest.ru/

Производство электроэнергии на базе энергии ветра

Беляков П.Ю., Профессор Международного

института компьютерных технологий

В работе приведен анализ современного состояния и тенденции развития мировой ветроэнергетики за период с 1996 по 2006 год.

Энергия ветра в масштабе планеты в настоящее время является третьим по значимости среди возобновляемых источников при производстве электроэнергии (3,5% от общей выработки электроэнергетики возобновляемых источников). Это значительно меньше, чем доля гидроэнергетики (89%) и несколько отстает от производства электроэнергии с использованием биомассы (5,7%). Но в отличие от этих двух направлений рост производства электроэнергии на базе энергии ветра значительно динамичнее и составляет в среднем за период с 1996 по 2006 год 28,7% по сравнению с 6,5% в год для биоэлектроэнергетики и 2% в год для гидроэнергетики.

Установленная в мире мощность ветроэлектрических установок (ВЭУ) за десятилетие увеличилась с 6115 МВт в 1996 году до 72 628 МВт в 2006 [1].

Количество выработанной электроэнергии в 1996 году было менее 10 ТВт·ч, а в 2006 составило уже 122,3 ТВт·ч, то есть возросло в 12,5 раз за 11 лет.

Производство электроэнергии с использованием энергии ветра (рис. 1) в основном сконцентрировано в Западной Европе (68%) и Северной Америке (16,6%). Оно также представлено в Южной Азии (7,6%) и Восточной и Юго-Восточной Азии (4,7%). Точечно ВЭУ установлены и в других регионах мира. В девятку лидеров ветроэлектроэнергетики (табл. 1) входят три государства Европейского сообщества: Германия (24,9% мирового производства электроэнергии на базе ветра), Испания (19,6%) и Дания (5%). В свою очередь следует отметить США (15,2%) и Индию (7,6%). Китай занимает восьмое место в мире, производя 2,5% от мировой выработки электроэнергии с помощью ВЭУ.

Особо следует отметить Данию, лидирующую в мире по установленной мощности ВЭУ на душу населения (0,579 кВт) [2] и по доле ветроэлектроэнергетики в общей выработке электроэнергии (13,7%) в стране.

Рост ветроэнергетики наиболее динамичен среди всех отраслей электроэнергетики возобновляемых источников.

Некоторые регионы осуществили настоящий прорыв в данной отрасли (рис. 2).

А именно: в Западной Европе прирост составил 32,2% (+78 Твт·ч), в Северной Америке - 19,9% в среднем за год (+17 ТВт·ч); в Южной Азии - 22,9% в среднем за год (+8,1 ТВт·ч) и в Восточной Азии - 46,5% (+5,6 ТВт·ч). В других регионах среднегодовые темпы роста ниже в связи со значительным отставанием в начале рассматриваемого десятилетия.

Среди отраслей возобновляемой энергетики ветроэлектроэнергетика по темпам роста за десять лет (+112 ТВт·ч) занимает второе место, следуя за гидроэнергетикой (+551,1 ТВт·ч), и опережает прирост производства электроэнергии на базе биомассы (+93,7 ТВт·ч).

Ветроэнергетическая отрасль в настоящее время является вторым после гидроэнергетики фактором, сдерживающим увеличение потребления ископаемых топлив при производстве электроэнергии.

Ниже перечислены основные тенденции развития ветроэнергетической отрасли.

Производство электроэнергии на базе ветра четко разделено на два основных направления: маломощные установки для индивидуального пользования и электроснабжения автономных объектов [3] и крупные сетевые ВЭУ.

В разных регионах мира активно ведется строительство крупных ветропарков в том числе офшорных, расположенных на континентальном шельфе [4]. Например в 2001 году запущен в эксплуатацию ветропарк Middelgrunden (Дания) установленной мощностью 40 МВт (20 ВЭУ мощностью 2 MВт); в декабре 2002 года - ветропарк Horns Rev Danemark общей мощностью 160 МВт (80 ВЭУ мощностью 2 МВт); в Германии в 2006 году начато строительство ветропарка Sand Bank 24 проектной мощностью 400 МВт (80 ВЭУ по 5 МВт).

Наряду с тенденцией развития ветропарков по мере решения проблем технического характера продолжается рост единичной мощности ветроэнергетических установок. Например в 2002 году фирмой Enercon создана ВЭУ с диаметром ветротурбины 112 метров, развивающая электрическую мощностью 4,5 МВт; а уже в 2004 году фирмой RE Power создан образец с диаметром ветротурбины 126 метров и электрической мощностью 5 МВт, [5].

В таблице 2 приведены данные по мощностям ВЭУ ведущих мировых производителей.

Столь высокие результаты получены благодаря систематическому совершенствованию специально разрабатываемых для ВЭУ электрических генераторов и мощных полупроводниковых преобразователей электрической энергии, а также достижениям современной аэродинамики (в частности развитию компьютерного моделирования) и новым материалам.

Состояние Российской энергетики возобновляемых источников, за исключением гидроэнергетики, выглядит значительно скромнее. На рис. 3 представлена структура производства электроэнергии в России по видам первичных источников энергии в конце 2006 года.

электроэнергия ветроэнергетика ветровой производство

Диаграмма, приведенная на рис. 5, отражает динамику развития электроэнергетической отрасли России за период с 1996 по 2006 год по видам первичных источников энергии в процентах. Данные по ветроэнергетике представлены за период с 2000 по 2006 год.

Суммарная установленная мощность ветро-электростанций (ВЭС) России в настоящее время составляет около 15 МВт. В таблице 3 приведены данные по ныне действующим ВЭС [6]. Большинство из них используют ВЭУ зарубежного производства, поскольку в начале 90-х годов двадцатого столетия ветроэнергетическая промышленность СССР практически прекратила свое существование. Возрождение Российской ветроэнергетики началось в 2000 году. Среднегодовое производство электроэнергии на базе энергии ветра в период с 2000 по 2006 год выросло всего на 3 ГВт·ч.

В настоящее время в стадии проектов находятся ряд ВЭС и ветродизельных электростанций (ВДЭС):

- выполнены технико-экономические обоснования для строительства Приморской ВЭС (Приморский край, 30 МВт), Магаданской ВЭС (Магаданская обл., 30 МВт); Новороссийской и Анапской ВЭС (Краснодарский край, 5+5 МВт); Морской и Валаамской ВЭС (Республика Карелия, 4 и 30 МВТ соответственно);

- выполнены бизнес-планы для Чуйской ВЭС (Республика Алтай, 24 МВт), Ленинградской ВЭС (Ленинградская область, 75 МВт), Новиковской ВДЭС (Республика Коми, 10 МВт), Усть-Камчатской ВДЭС (Камчатская область, 16 МВт).

Введена в эксплуатацию первая очередь (1,5 МВт) Заполярной ВДЭС (Республика Коми, 3 МВт).

Начато строительство Калининградской ВЭС морского базирования мощностью 50 МВт.

Планируется продолжение строительства Калмыцкой ВЭС с доведением ее мощности до проектной величины в 22 МВт.

На рис. 6 приведен общий вид самой крупной в истории российской ветроэнергетики ВЭУ отечественного производства «Радуга-1» мощностью 1 МВт. В отличие от зарубежных образцов, у которых крылья ветроприемника выполняются из армированного пластика, крылья данной установки выполнены из алюминиевого сплава. С одной стороны, это позволило значительно облегчить конструкцию, с другой - может послужить источником помех для работы радаров.

В заключение нельзя не сказать о том, что Россия обладает мощным ветропотенциалом и богатыми научными и техническими традициями в данной отрасли. Таким образом, при наличии правильной технической и экономической государственной политики в области энергетики возобновляемых источников в нашей стране имеются все необходимые предпосылки для поднятия ветроэнергетики на достойный уровень.

Литература

1. Observ'ER. La production d'йlectricitй d'origine renouvelable dans le monde. Collection chiffres et statistiques. Neuviиme inventaire. Edition 2007.

2. Systemes Solaires n° 177. Wind Energy Barometer. February 2007.

3. Introduction aux systemes eolienes autonomes. Ressources naturelles Canada Division de l'йnergie renouvelable et йlectrique. Direction des ressources йnergйtiques. Site Web: http://www.nrcan.gc.ca/es/erb/reed.

4. Aйrogйnйrateurs йlectriques. Bernard Multon, Equipe SETE.Master Recherche STS IST Paris - ENS Cachan 2007.

5. M5000 Efficient. Reliable. Powerful. Multibrid. Entwicklungsgesellschaft mbH. Site Web: http://www.multibrid.com.

6. Ветроэнергетика: опыт и перспективы. Сайт ОАО "ГидроОГК". http://www.gidroogk.ru.

Размещено на Allbest.ru