|
| |
|
Главная -> Экология
Ветроэнергетика украины. Переработка и вывоз строительного мусораПолучение электроэнергии от ветросиловых установок является чрезвычайно привлекательной, но вместе с тем технически сложной задачей. Основным затруднением является переменчивость энергии ветра. Кроме того, электрический ток для практического применения должен иметь постоянное напряжение. При изменении напряжения и частоты тока вследствие некоторого колебания числа оборотов ветродвигателя необходимы специальные механизмы, которые регулируют число оборотов генератора. Ветросиловые установки, предназначенные для получения электрической энергии, называются ветроэлектрическими установками. По назначению их разделяют на ветроэлектрические станции и специальные ветроэлектрические установки. К последним относятся так называемые ветроэлектрокотлы, установки для получения водорода и т.п. Ветроэлектрические станции (ВЭС) разделяют на станции постоянного тока и станции переменного тока. Ветроэлектрические станции постоянного тока представляют собой в большинстве случаев ветроэлектрические агрегаты мощностью от 100 Вт до 1-3 квт, которые используются для зарядки аккумуляторных батарей и питания осветительной сети, расположенной в непосредственной близости от ветроэлектрического агрегата. Более мощные ВЭС постоянного тока встречаются значительно реже. Это поясняется рядом причин: невозможность трансформации напряжения для передачи электроэнергии на большие расстояния; экономическая нецелесообразность применения в данное время электрохимических батарей на ветроэлектрических установках мощностью выше 3-5 квт; невозможность практически осуществить параллельную работу с неветровыми электростанциями и системами, которые вырабатывают, как правило, трехфазный ток и т.п. Ветроэлектрические станции переменного тока не имеют вышеперечисленных недостатков и, кроме того, разрешают использовать обычные асинхронные двигатели, которые отличаются, как известно, простотой и дешевизной. ВЭС переменного тока строят общей мощностью 10 квт и выше; они работают по трём основными схемами: изолированная работа ВЭС с тепловым резервным двигателем для работы в периоды безветрия и в слабоветренные дни; общая работа ВЭС с неветровой станцией; параллельная работа ВЭС с энергосистемой. Эффективность работы ВЭС выражается экономией горючего на тепловой станции и экономией воды на гидростанции. Последнее очень важно в летний и зимний периоды, если природный приток воды значительно сокращается. При работе ВЭС с резервным двигателем для бесперебойного обеспечения потребителя электроэнергией можно использовать неветровой двигатель, мощность которого составляет до 50% мощности ветродвигателя. Потребители, работа которых допускает перерывы в энергоснабжении получают питание только от ВЭС при наличии ветра. По мощности ветроэлектрические станции можно разделить на три группы: маломощные ВЭС (0,1-1,0 квт); к ним относятся главным образом ветроэлектрические агрегаты постоянного тока, используемые для зарядки аккумуляторных батарей; ветроэлектрические станции средней мощности (10 - 100 квт); эти станции, как правило, дают переменный ток и предназначены главным образом для общей работы с тепловым двигателем или для параллельной работы с неветровой станцией приблизительно равной мощности; в данное время количество ВЭС средней мощности увеличивается, хотя они и не получили еще широкого распространения; большие ветроэлектростанции мощностью 100 квт и выше; такие ВЭС у нас и за границей были построены только для экспериментальной проверки принципа параллельной работы ВЭС с энергосистемой. Изолированные ветроэлектростанции с тепловыми двигателями как резерв и ВЭС, которые работают параллельно с тепло - и гидроэлектростанциями, должны занять видное место в энергоснабжении нашего сельского хозяйства в тех районах, где скорость ветра превышает 5 м/сек. Выбор участков К выбору места расположения ветродвигателя необходимо проявлять особое влияние в связи с влиянием касательных напряжений и поджатая горизонтального ветрового потока, проходящего над поверхностью земли. Эти напряжения возникают при малых скоростях ветра вблизи подстилающей поверхности, а не на высотах, где скорость свободного потока достаточно велика. Скорость невозмущенного ветрового потока на достаточно большой высоте, где исключено влияние поверхностного трения, как правило, значительно больше, чем у поверхности или на стандартной высоте расположения анемометра, где обычно измеряется скорость ветра. Практически принимают, что скорость ветра на высоте увеличивается в степени 1/7 по отношению к скорости у поверхности земли. Касательные напряжения ветрового потока и, следовательно, возможная энергия ветра зависит от шероховатости поверхности земли в данном месте, в том числе от сооружений , деревьев, ветродвигателей и других препятствий. Существенное влияние на работу ВЭУ оказывают поджатие и ускорение ветрового потока, проходящего над возвышенностями Часто оказывается возможным увеличить среднюю выработку ветродвигателя, если при установке его обращать внимание на увеличение средней скорости ветра в результате явлений, подобных указанным. К месту установки ВЭУ выдвигаются следующие требования: большая среднегодовая скорость ветра; отсутствие высоких препятствий с подветренной стороны на расстоянии, которое определяется высотой препятствия; плоская вершина; выравнивающая возвышенность (с пологими склонами) на плоской равнине, островах, озерах, морях; открытые равнины или побережье; горные ущелья, которые образовывают туннели.
Прогнозы развития ветроэнергетики страны, которые делались в недалеком прошлом, в большой степени носили инерционный характер. Все принципиально соглашались с тем, что заниматься нетрадиционной электроэнергетикой нужно, однако на фоне реальных и всё более усложняющихся проблем в тепловой и атомной энергетике никто не принимал всерьёз перспективы крупномасштабного сооружения ветровых электростанций (ВЭС). А между тем именно в последние годы в мировой ветроэнергетике происходили поистине драматические события. Оказалось, что эта отрасль промышленности вышла на первое место в мире по темпам своего развития, значительно опередив другие направления в энергетике. Так, темпы роста ветроэнергетики в мире составили в 1990-1997 годы свыше 25% в то время, как в других энергетических отраслях, например, газовой, угольной, нефтяной и т.п. этот показатель не превышал 2-3% [1]. Если взглянуть на это обстоятельство с точки зрения мощности уже построенных ВЭС, то видны значительные изменения в отношении мировой экономики к ветроэнергетике, что хорошо проиллюстрировано на рисунке 1. Рис. 1 Как видно из этого рисунка, темпы увеличения суммарной мощности ВЭС в мире имеют тенденцию к быстрому росту и они составили в прошлом году около 35%. На 2000 год данный показатель запланирован уже на уровне 50%. Суммарная мощность всех ВЭС в мире в 1999 году составила свыше 12000 МВт [2] и она продолжает расти очень быстрыми темпами. Лидером в этом деле являются такие страны, как США, планирующие довести суммарную мощность своих ВЭС к 2010 году до 16000 МВт, Германия, у которой данный показатель должен составить 13000 МВт и Дания с показателем около 4000 МВт. Генеральным планом развития возобновляемых источников энергии в Европе, принятым на Мадридской конференции, указаны цели по достижению 15-процентного уровня использования возобновляемых источников энергии в общем потреблении энергии в странах Европейского Союза до 2010 года. Наиболее впечатляющим фактом является то, что Дания планирует покрыть за счёт ветроэнергетики до 50% от общей потребности в электроэнергии в стране, а США – до 25%. Такой прорыв в технологии изготовления ветротурбин и строительства ВЭС стал возможным благодаря новым достижениям в области электроники, химии, электротехники, металлургии и многих других отраслей науки и техники. И именно поэтому мировой рынок капитала отреагировал очень активно, увеличив объемы вложений финансовых средств в эту область. Такой поворот развития событий в мировой ветроэнергетике заставляет по-новому взглянуть на важность ветроэнергетических ресурсов Украины и их стратегическое значение. При известной сильной зависимости страны от зарубежных поставок энергоносителей использование своего собственного значительного ветрового потенциала в приазовском, причерноморском и прикарпатском регионах делают национальную ветроэнергетику одним из самых перспективных направлений в перспективах развития энергетики Украины. Подсчитано, что суммарно имеется возможность соорудить около 16000 МВт [3] в различных регионах Украины, что может помочь покрыть до 20-30%от общего потребления электроэнергии в стране [4]. При этом следует иметь в виду одно принципиально важное обстоятельство, заключающееся в том, что на современных ветровых турбинах коэффициент использования установленной мощности составляет около 38-42%, и по этому показателю ВЭС уже приближаются к тепловым электростанциям. Таким образом, с чисто технической точки зрения, ветровая электроэнергетика уже вплотную приблизилась в традиционной. Однако отсутствие необходимости осуществлять закупки дорогостоящего и увеличивающегося в цене органического топлива, а также экологическая чистота делают ветроэнергетику, как это уже подчёркивалось выше, одним из наиболее перспективных для Украины направлений в развитии национальной энергетики. К сказанному следует добавить несколько слов о другом не менее важном обстоятельстве, касающемся цены ветровой электроэнергии, которая в передовых странах составила к 1996 году около 4,5 центов/кВт-час и с тех пор этот показатель уменьшается. На ближайшие годы такая тенденция продолжает сохраняться и уже к 2005 году цена ветровой электроэнергии должна составить 2,5 цента/кВт-ч [6]. При этом необходимо заметить, что для Украины важны не столько абсолютные значения указанных показателей, сколько описанные тенденции, так как в странах с переходной экономикой, к которым относится Украина, реальная цена электроэнергии искажена и поэтому нам просто важно понять в каком направлении движется мир с точки зрения эффективности использования ветровой электроэнергии с тем, чтобы вовремя и правильно оценить важные тенденции в этой отрасли. В этом отношении очень важно учитывать соотношение цен на электроэнергию от различных источников электроэнергии в различных странах и место ветровой электроэнергии в этом деле. Такое сопоставление выполнено на рис. 2. Данные на рис. 2 показывают значительный разброс показателей стоимости электроэнергии от различных источников в разных странах, что свидетельствует о различных подходах, применяемых правительствами разных стран в этом вопросе. Известно, что в цене электроэнергии очень часто находят отражение социальные проблемы, а также особенности развития экономики соответствующих стран, и поэтому переносить зарубежный опыт в ценообразовании для электроэнергетики оказывается не всегда возможным. Следует особенно подчеркнуть, что не только в Украине, но и во всех странах бывшего СССР ценообразование в электроэнергетике имеет весьма существенные особенности, что обусловлено не только условиями рыночного преобразования в экономиках этих стран. Рис. 2 Немаловажное значение имеет также то обстоятельство, что цена основных фонов в электроэнергетике искажена ввиду их низкой остаточной стоимости, что самым непосредственным образом влияет на цену самой электроэнергии, вырабатываемой соответствующими электростанциями. Как следствие, цена такой энергии оказывается существенно ниже цен, которые складываются для аналогичных электростанций за рубежом. Этот факт очень важен при анализе возможности использования в Украине ветротурбин, покупаемых за рубежом. Ввиду высокой стоимости таких машин, цена на вырабатываемую ими электроэнергию всегда будет достаточно высока. Это не позволит производить электрическую электроэнергию такими ВЭС в нашей стране на коммерческих основах. Об это убедительно свидетельствует уже имеющийся отечественный опыт. Начало создания отечественной ветроэнергетики можно отнести к 1994 году, когда был издано постановление Кабинета Министров Украины от 15.06.1994 года №415 “О строительстве ветровых электростанций”. В дальнейшем многие вопросы получили своё развитие в аналогичном Указе Президента Украины от 02.03.1996 года №159. Сейчас в различных регионах страны уже созданы первые очереди шести промышленных ВЭС, сооружаемые на основе лицензионных ветротурбин, и положительным факторов является то, что цена электроэнергии этих станций уже сопоставима с ценой электроэнергии в энергорынке Украины. За первые годы выполнения Комплексной программы строительства ВЭС бестопливная электроэнергетика преподнесла много сюрпризов, и при этом удалось освободиться от многих иллюзий. Прежде всего, это касается оборудования, то есть ветротурбин, которые первоначально казались украинским конструкторам довольно простыми машинами. К 1994-1996 годам в стране уже имелось несколько типов ветровых агрегатов, разработанных отечественными конструкторскими организациями, однако пока ни одна из таких машин мощностью от 50 до 420 кВт пока не прошли положенных испытаний, и поэтому ни одна из них не была рекомендована для серийного изготовления. Более успешным оказалось направление по организации производства ветротурбин по лицензиям зарубежных фирм, и именно на основе такой техники, то есть ветротурбин USW56-100 мощностью 110 кВт, изготовляемых на украинских заводах по лицензии американской корпорации KENETECH/WINDPOWER, строятся все промышленные ВЭС в Украине. По данному виду техники 100% узлов изготавливаются на отечественных заводах и, что самое главное, цена таких машин оказалась почти вдвое ниже цены на аналогичное оборудование за рубежом. Благодаря этому, соответственно, оказалась довольно приемлемой цена и вырабатываемой такими машинами электроэнергии, и именно это обстоятельство делает всю отечественную ветроэнергетику весьма перспективным направлением. За тот период времени, пока Украина осваивала производство указанных лицензионных машин и организовывала их серийное производство, то есть с 1993 года, в мире произошел, особенно в последние несколько лет, значительный прогресс в тенденции развития конструкции ветротурбин. Теперь передовые страны подошли вплотную к производству принципиально нового класса ветротурбин большой мощности, основанных на новой идеологии использования ветра и новой технологии строительства ВЭС. Для начала освоения производства такой техники в Украине нужны финансовые средства и заинтересованность соответствующих компаний, владеющих необходимыми лицензиями, и в этом вопросе уже наметился существенный прорыв. О связан с тем, что украинской стороной уже получена от германской фирмы “Генезис” лицензия на производство машин мощностью 600 кВт, которые признаны наиболее передовыми машинами в мире. В этих машинах уже реализована идеология так называемых ветротурбин “с переменной скоростью вращения ротора”, что делает их наиболее эффективными в условиях работы при ветре малой скорости и поэтому они более приспособлены к условиям Украины. Такие машины начинают вырабатывать электроэнергию при скорости метра равной 3 м/сек, а высота башни для таких машин, равная 60 метрам, ещё более усиливает их преимущества, и поэтому именно у них коэффициент использования установленной мощности приближается к 40%. К организации производства на Украине ветротурбин по своим лицензиям проявляют интерес также немецкая компания “Нордекс”, датская “Вестас” и японская “Мицубиси”. С какой-то из указанных фирм удастся наладить долгосрочное сотрудничество, однако нужно иметь в виду, что в любом случае освоение производства машин нового поколения на украинских заводах потребует значительных усилий и определённых финансовых средств, что невозможно осуществить без использования соответствующих кредитов. Парадокс заключается в том, что именно для таких целей, то есть для передачи соответствующих технологий, зарубежными странами были в своё время открыты необходимые кредитные линии для Украины, однако необязательность украинских партнёров в прошлые годы оказалась настолько очевидной, что практически все кредитные линии оказались “замороженными”. Например, германское правительство запретило своему страховому обществу “Гермес” страховать сделки с украинскими партнёрами и поэтому сейчас требуются существенные усилия для того, чтобы решить эту проблему. Тем не менее, и в этом непростом деле в последнее время наметился существенный прогресс, и уже появляются реальные возможности начать в Украине уже в 2000 году производство машин мощностью 600 кВт по лицензии фирмы “Генезис”. Первоначально основными узлами украинского производства в таких машинах будут только башни, лопасти и гондолы, что даст возможность обеспечить до 40% компонентов отечественного производства. Затем на очереди будет производство электроники и осуществление сборки головки машины и это должно поднять уровень украинских узлов до 65%. И только после этого появится возможность наладить производство генераторов к таким машинам, что позволит существенно продвинуться на пути организации изготовления в максимальной степени отечественных ветротурбин. Спрос на такие машины в мире чрезвычайно высок и это означает, что Украина может занять достойное место в мировом производстве ветроэнергетической техники. Для конверсионных заводов это даёт возможность существенно увеличить экспортный потенциал, а для отечественной электроэнергетики – это важный шаг на пути освоения громадных ветроэнергетических ресурсов страны и ослабление энергетической зависимости от других государств. Литература: Ветроэнергетика: технология, которая наиболее быстро развивается в 90-х . Рэндэлл Свишер, исполнительный директор Американской ветроэнергетической ассоциации. Operating wind power capacity . Windpower Monthly, January 2000 (“Ветроэнергетические мощности, которые эксплуатируются в различных странах мира”). Программа государственной поддержки развития нетрадиционных и возобновляемых источников энергии и малой гидро - і теплоэнергетики (одобрено Постановлением Кабинета Министров Украины №1505, 1997г.). Изменения и дополнения к Комплексной программе строительства ветровых электрических станций (одобрено Межотраслевым координационным Советом по исполнению Комплексной программы строительства ВЭС, протокол №11 от 30 марта 2000г.). Безруких П.П., Безруких П.П. (младший). Что может дать энергия ветра . М., НИЦ Инженер , 1998. Чрезвычайные резервы конкурентной способности затрат в ветроэнергетике . Перевод статьи из журнала Windpower Monthly , февраль 1999г. Wind narrows the price gap again . Windpower Monthly , January 2000 (Ветер снова сокращает ценовой разрыв”)
Энергосберегающий дом. Гудима о. Raychem. Гоэлро. Ебрр поддерживает инвестиции в сферуэффективного использования энергии вукраине. Главная -> Экология 
|