На сегодняшний день в мире есть две глобальные проблемы, которые взаимосвязаны, — это истощение природных ресурсов и выбросы парниковых газов. Считается, что решить эти проблемы смогут альтернативные источники энергии, возможности и перспективы их использования — одна из важных и актуальных тем на сегодняшний день.
Использование возобновляемых источников энергии — непрерывных и неисчерпаемых возобновляемых источников, генерируемых солнцем, ветром, водными течениями и другими природными явлениями, — является одним из важных направлений, выдвигаемых во всем мире.
Во многих странах с подходящими климатическими условиями ветряные электростанции стали одним из ведущих нетрадиционных источников электроэнергии. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью, в настоящее время энергия ветра является второй возобновляемой технологией производства электроэнергии, которая уступает только гидроэнергетике. В конце 2010 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 196,6 гигаватт, к началу 2016 года уже была 432 гигаватта, а в 2021 г глобальная установленная мощность ветряных станций увеличилась до 837 гигаватт.
Ветровая электростанция (ВЭС) — это комплекс ветряных турбин, предназначенных для преобразования энергии движения ветряных масс в механическую работу генератора по выработке электрического тока. ВЭС могут обладать различной мощностью. Минимальная скорость ветра, необходимая для функционирования электростанции с горизонтальной осью вращения составляет: 4-5 м/сек (если мощность больше 200 кВт) или 2-3 м/сек (если мощность меньше 100 кВт).
Можно выделить три основных типа ВЭС:
Наземные установки — наиболее распространенный тип. Монтируются на холмах, высотах, специально подготовленных площадках. Строятся с использованием дорогостоящей подъемной техники, так как все основные конструкции устанавливаются на большую высоту. Объединение устройств в общую систему осуществляется посредством электрических кабелей.
Прибрежные ветровые электростанции — строятся около берегов морей и океанов. Работа системы зависит от морского бриза, создающего воздушные потоки с определенной периодичностью и возникающего из-за неравномерного нагрева поверхностей водоемов и суши. Днем движение воздуха осуществляется в направлении с воды на сушу, а ночью наоборот. Электроэнергия вырабатывается круглосуточно, без перерывов.
Шельфовые ветряные электростанции — устанавливаются в море, на расстоянии 10-12 км от берега. Используют энергию регулярных морских ветров. Для их установки используются участки морского дна, расположенные на незначительной глубине. Сваи конструкции забиваются в грунт на глубину до 30 м. Передача электроэнергии на берег осуществляется через подводный кабель.
Одна станция может включать в себя любое количество ветроэнергетических установок (ВЭУ). Самые крупные системы насчитывают сотни элементов. Они способны питать крупные населенные пункты.
К примеру, Кольская ВЭС в Мурманской области состоит из 57 турбин общей мощностью 202 МВт. Она является крупнейшей в мире ветряная электростанцией за полярным кругом. Объект расположен на территории площадью 257 гектаров и вырабатывает порядка 750 млн кВт*ч в год, что позволяет предотвратить выбросы до 600 тысяч тонн CO2-эквивалента ежегодно. На площади в 257 гектаров построено более 60 километров дорог, протянуто 75 километров подземных кабельных линий, почти столько же линий электропередачи, построена подстанция. Для более равномерной и стабильной работы системы ветряные электростанции имеют аккумуляторы для накопления электроэнергии.
Основную проблему ветряных электростанций вызывает непостоянная природа ветра. При этом мощность ветряных электростанций в каждый момент времени переменна. В связи с этим ветроэлектростанции применяются в странах, имеющих подходящие скорости ветра, невысокий рельеф местности и испытывающих дефицит природных ресурсов. Мировым лидером в использовании ветряных электростанций является Германия, в которой за небольшой промежуток времени построены комплексы мощностью около 9 тысяч МВт.
Помимо непостоянства погодных условий ветряные электростанции обладают также следующими недостатками:
создают вредные для человека шумы в различных звуковых спектрах, необходимость соблюдения санитарно-защитной зоны;
причиняют вред птицам, если размещаются на путях миграции и гнездования;
создают помехи телевидению и различным системам связи;
дороговизна оборудования.
Тем не менее, по данным специалистов, стоимость строительства ветряных электростанций на каждый установленный мегаватт уменьшается с каждым годом благодаря техническим достижениям в производстве ветрогенераторов — наиболее дорогостоящего компонента, на долю которого приходится до 70-80% общих инвестиционных расходов в рамках проекта.
Эксперты сообщают, что к 2050 году установленная мощность ветряных электростанций в 20 раз превысит показатель 2010 года. Этот рост напрямую связан со снижением стоимости строительства ветряных электростанций, в том числе с укрупнением и удешевлением ветрогенераторов, а также вспомогательного электрооборудования.
За рубежом приняты постановления на государственном уровне, содействующие внедрению возобновляемых источников энергии.
Москва
