Ветряная электростанция

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Ветроэнергетика: общемировая годовая динамика установленной мощности ВЭС[1].
Прибрежная ветряная электростанция Миддельгрюнден, около Копенгагена, Дания. На момент постройки она была крупнейшей в мире

Ветряная электростанция — это несколько ВЭУ, собранных в одном или нескольких местах и объединённых в единую сеть. Крупные ветряные электростанции могут состоять из 100 и более ветрогенераторов. Иногда ветряные электростанции называют «ветряными фермами» (от англ. Wind farm).

История[править | править код]

Первая ветряная электростанция — «мельница» Блита диаметром 9 метров — была построена в 1887 году на даче Блита в Мэрикирке (Великобритания)[2]. Блит предложил избыточную электроэнергию со своей «мельницы» жителям Мэрикирка для освещения главной улицы, но получил отказ, так как те считали, что электроэнергия — это «работа дьявола»[3]. В дальнейшем Блит построил ветряную турбину для подачи аварийного питания в местную больницу, сумасшедший дом и амбулаторию[4]. Однако технологию Блита сочли экономически нежизнеспособной и следующая ветроэлектростанция появилась в Великобритании только в 1951 году[4]. Первая автоматически управляемая ветряная установка американца Чарльза Браша появилась в 1888 году и имела диаметр ротора 17 метров[4].

Планирование[править | править код]

Исследование скорости ветра[править | править код]

Ветряные электростанции строят в местах с высокой средней скоростью ветра — от 4,5 м/с и выше.

Предварительно проводят исследование потенциала местности. Анемометры устанавливают на высоте от 30 до 100 метров, и в течение одного—двух лет собирают информацию о скорости и направлении ветра. Полученные сведения могут объединяться в карты доступности энергии ветра. Такие карты (и специальное программное обеспечение) позволяют потенциальным инвесторам оценить скорость окупаемости проекта.

Обычные метеорологические сведения не подходят для строительства ветряных электростанций, так как эти сведения о скоростях ветра собирались на уровне земли (до 10 метров) и в черте городов, или в аэропортах.

Во многих странах карты ветров для ветроэнергетики создаются государственными структурами, или с государственной помощью. Например, в Канаде Министерство развития и Министерство Природных ресурсов создали Атлас ветров Канады и WEST (Wind Energy Simulation Toolkit) — компьютерную модель, позволяющую планировать установку ветрогенераторов в любой местности Канады. В 2005 году Программа Развития ООН создала карту ветров для 19 развивающихся стран.

Высота[править | править код]

Скорость ветра возрастает с высотой. Поэтому ветряные электростанции строят на вершинах холмов или возвышенностей, а генераторы устанавливают на башнях высотой 30—60 метров. Принимаются во внимание предметы, способные влиять на ветер: деревья, крупные здания и т. д.

Экологический эффект[править | править код]

При строительстве ветряных электростанций учитывается влияние ветрогенераторов на окружающую среду. Законы, принятые в Великобритании, Германии, Нидерландах и Дании, ограничивают уровень шума от работающей ветряной энергетической установки до 45 дБ в дневное время и до 35 дБ ночью. Минимальное расстояние от установки до жилых домов — 300 м.

Современные ветряные электростанции прекращают работу во время сезонного перелёта птиц.

Типы ветряных электростанций[править | править код]

Наземная[править | править код]

Наземная ветряная электростанция в Испании. Построена по вершинам холмов.
Наземная ветряная электростанция возле Айнажи, Латвия.

Самый распространённый в настоящее время тип ветряных электростанций. Ветрогенераторы устанавливаются на холмах или возвышенностях.

Промышленный ветрогенератор строится на подготовленной площадке за 7—10 дней. Получение разрешений регулирующих органов на строительство ветряной электростанции может занимать год и более.

Для строительства необходима дорога до строительной площадки, тяжёлая подъёмная техника с выносом стрелы более 50 метров, так как гондолы устанавливаются на высоте около 50 метров.

Электростанция соединяется кабелем с передающей электрической сетью.

Крупнейшей на данный момент ветряной электростанцией является электростанция Альта, расположенная в штате Калифорния, США. Полная мощность — 1550 МВт.

Прибрежная[править | править код]

Строительство прибрежной электростанции в Германии.

Прибрежные ветряные электростанции строят на небольшом удалении от берега моря или океана. На побережье с суточной периодичностью дует бриз, что вызвано неравномерным нагреванием поверхности суши и водоёма. Дневной, или морской бриз, движется с водной поверхности на сушу, а ночной, или береговой — с остывшего побережья к водоёму.

Шельфовая[править | править код]

Шельфовые ветряные электростанции строят в море: 10—60 километров от берега. Шельфовые ветряные электростанции обладают рядом преимуществ:

  • их практически не видно с берега;
  • они не занимают землю;
  • они имеют большую эффективность из-за регулярных морских ветров.

Шельфовые электростанции строят на участках моря с небольшой глубиной. Башни ветрогенераторов устанавливают на фундаменты из свай, забитых на глубину до 30 метров. Электроэнергия передаётся на землю по подводным кабелям.

Шельфовые электростанции более дороги в строительстве, чем их наземные аналоги. Для генераторов требуются более высокие башни и более массивные фундаменты. Солёная морская вода может приводить к коррозии металлических конструкций.

В конце 2008 года во всём мире суммарные мощности шельфовых электростанций составили 1471 МВт. За 2008 год во всём мире было построено 357 МВт шельфовых мощностей. Крупнейшей шельфовой станцией в 2009 году являлась электростанция Миддельгрюнден (Дания) с установленной мощностью 40 МВт[5]. В 2013 году крупнейшей стала London Array (Великобритания) с установленной мощностью 630 МВт[6]. 6 сентября 2018 года в 19 км от берегов Великобритании в Ирландском море на северо-западе Англии запущена в эксплуатацию оффшорная ветряная электростанция Walney Extension. Суммарная мощность её ветряков составляет 659 МВт[7]. В 2020 году планируется завершить строительство ветряных электростанции East Anglia One мощностью 714 МВт и Hornsea Project One мощностью 1,2 ГВт, в 2022 году — электростанции Hornsea Project Two мощностью 1,4 ГВт[8].

Для строительства и обслуживания подобных электростанций используются самоподъёмные суда.

Плавающая[править | править код]

Строительство первой плавающей электростанции. Норвегия. Май 2009 года.

Первый прототип плавающей ветряной турбины построен компанией H Technologies BV в декабре 2007 года. Ветрогенератор мощностью 80 кВт установлен на плавающей платформе в 10,6 морских милях от берега Южной Италии на участке моря глубиной 108 метров.

Норвежская компания StatoilHydro разработала плавающие ветрогенераторы для морских станций большой глубины. StatoilHydro построила демонстрационную версию мощностью 2,3 МВт в сентябре 2009 года[9]. Турбина под названием Hywind весит 5300 тонн при высоте 65 метров. Располагается она в 10 километрах от острова Кармой, неподалёку от юго-западного берега Норвегии.

Стальная башня этого ветрогенератора уходит под воду на глубину 100 метров. Над водой башня возвышается на 65 метров. Диаметр ротора составляет 82,4 м. Для стабилизации башни ветрогенератора и погружения его на заданную глубину в нижней его части размещён балласт (гравий и камни). При этом от дрейфа башню удерживают три троса с якорями, закреплёнными на дне. Электроэнергия передаётся на берег по подводному кабелю.

Компания в 2017 году довела мощность турбины до 6 МВт, а диаметр ротора — до 154 метра[10].

Парящая[править | править код]

Парящей называют ветряные турбины, размещённые высоко над землёй, для использования более сильного и стойкого ветра[11]. Концепция разработана в 1930-е годы в СССР инженером Егоровым[12].

Текущим рекордсменом считается Vestas V164-8.0-MW.[источник не указан 2073 дня] Этот прототип совсем недавно[когда?] был установлен в Датском национальном центре тестирования больших турбин (Danish National Test Center for Large Wind Turbines) в Остерильде (Østerild).[источник не указан 2073 дня] Высота расположения оси Vestas 460 футов (140 метров), лопасти турбин в высоту более 720 футов (220 метров).[источник не указан 2073 дня]

Горная[править | править код]

Кордайская ВЭС на юго-востоке Казахстана

Первая на постсоветском пространстве горная ВЭС мощностью 1,5 МВт была запущена на Кордайском перевале в Жамбылской области Казахстана в 2011 году[13]. Высота площадки — 1200 метров над уровнем моря. Среднегодовая скорость ветра 5,9 м/сек. В 2014 году количество ветротурбин «Vista International» мощностью по 1,0 МВт на «Кордайской ВЭС» было доведено до 9 агрегатов при проектной мощности 21 МВт[14]. В дальнейшем планируется введение в строй Жанатасской (400 МВт) и Шокпарской (200 МВт) ветряных электростанций.

В феврале 2015 года в Восточных Карпатах у города Старый Самбор запущена в работу первая в Западной Украине горная ВЭС «Старый Самбор 1» мощностью в 13,2 МВт. Общая мощность 79,2 МВТ. Она представлена ветротурбинами VESTAS V-112 датского производства номинальной мощностью 6,6 МВт[15]. Высота площадки 500—600 м над уровнем моря, среднегодовая скорость ветра 6,3 м/сек[16].

Панорамы ВЭС[править | править код]

ВЭС в России[править | править код]

Ветрогенератор А. Г. Уфимцева и В. П. Ветчинкина, Курск

В 1931 году в г. Курске была построена Ветроэлектростанция Уфимцева — первая в мире ветроэлектрическая станция с инерционным аккумулятором[17], изобретатель А. Г. Уфимцев.

Вторая в СССР ветроэлектрическая станция была построена в 1931 году в Балаклаве на Караньских высотах. Мощностью 100 кВт, она на момент строительства являлась самой большой в Европе. Экспериментальный ветроагрегат был разработан под руководством изобретателя Ю. В. Кондратюка. До войны он вырабатывал электроэнергию для трамвайной линии Балаклава — Севастополь. Во время Великой отечественной войны был разрушен.[18]

После войны советская промышленность освоила выпуск серии различных ветроустановок мощностью по 3-4 киловатта, востребованными в сельской местности. На период с 1950 по 1955 годы в СССР пришёлся пик по производству ветрогенераторов — до 9 тысяч штук в год единичной мощностью до 30 кВт. Однако с развитием крупных ТЭС и ГЭС, появления АЭС серийное производство ветроустановок было прекращено. Лишь в 1987 году была принята программа «Экологически чистая энергетика», по которой планировалось к 1995 году построить 57 тысяч ветроустановок за счёт государственного финансирования. Однако из-за долгой паузы в разработке и строительстве ВЭС отрасль оказалась не готова к развитию практически с нуля, и после наступившего вскоре падения советской экономики программа была свёрнута.

В постсоветской России развитие ветроэнергетики происходит только с появлением иностранных держателей современных технологий, при этом производится локализация производства оборудования. Высокая конкуренция на рынке ветроэнергетики и последовательное замещение импортных комплектующих уже привело к уменьшению себестоимости строительства ВЭС ниже среднемировых значений.[19]

На 2020 год общая мощность ВЭС в стране исчисляется 633 МВт[20].

Самая крупная ветряная электростанция в России построена государственной корпорацией "Росатом" в Республике Адыгея, её установленная мощность составляет 150 МВт.

Крупнейшим ветроэнергетическим комплексом обладает Крымская энергосистема.

Крупнейшая электростанция — Ульяновская ВЭС находится в Ульяновской области, её мощность составляет 35 МВт.

Зеленоградская ВЭУ, расположенная в районе посёлка Куликово Зеленоградского района Калининградской области имела суммарную мощность в 5,1 МВт. Состояла из ВЭУ датской компании SЕАS Energy Service A.S. (1 новая мощностью 600 кВт и 20 отработавших 8 лет в Дании мощностью 225 кВт каждая). Эксплуатировалась в течение 20 лет, в 2018 году вместо неё введена Ушаковская ВЭС (6,9 МВт).

Мощность Анадырской ВЭС составляет 2,5 МВт.

Мощность ВЭС Тюпкильды (Башкортостан) составляет 1,65 МВт.

Заполярная ВЭС, находящаяся около города Воркута в Коми, имеет мощность 1,5 МВт, построена в 1993 году. Состоит из шести установок АВЭ-250 российско-украинского производства мощностью 250 кВт каждая.

Около Мурманска строится опытная демонстрационная ВЭУ мощностью 250 кВт[21]. В селе Пялица, в мае 2014 года, открыта первая в Мурманской области ветряная электростанция. Так же до 2016 года предусматривается дальнейшее введение ветропарков в Ловозерском и Терском районах области[22].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1.  (англ.) GWEC, Global Wind Report Annual Market Update. www.gwec.net. Дата обращения: 26 марта 2020.
  2. Понятов А. Вступив в эпоху электричества // Наука и жизнь. — 2020. — № 1. — С. 16.
  3. Понятов А. Вступив в эпоху электричества // Наука и жизнь. — 2020. — № 1. — С. 16 — 17.
  4. 1 2 3 Понятов А. Вступив в эпоху электричества // Наука и жизнь. — 2020. — № 1. — С. 17.
  5. Wind Installations Continue To Break Records Across the Globe. www.renewableenergyworld.com. Дата обращения: 26 марта 2020.
  6. Крупнейшая в мире морская ветровая электростанция начала работу в Англии. euro-pulse.ru. Дата обращения: 26 марта 2020.
  7. У берегов Великобритании заработала крупнейшая в мире ветряная электростанция. hi-news.ru. Дата обращения: 26 марта 2020.
  8. В Англии запущена крупнейшая оффшорная ветряная электростанция мощностью 659 МВт. www.ixbt.com. Дата обращения: 26 марта 2020.
  9. В Норвегии запустят плавучую прибрежную ветровую турбину (недоступная ссылка). Дата обращения: 4 октября 2009. Архивировано 16 сентября 2009 года.
  10. Statoil Statoil to build the world’s first floating wind farm: Hywind Scotland (англ.). www.statoil.com. Дата обращения: 26 марта 2020.
  11. Парящая ветряная турбина бьёт мировой рекорд на Аляске. Facepla.net экологический дайджест. facepla.net. Дата обращения: 26 марта 2020.
  12. Летающая электростанция // «Бурят-Монгольская Правда», № 276, 2 декабря 1938 года
  13. В Жамбылской области запущена Кордайская ветроэлектростанция. news.gazeta.kz. Дата обращения: 26 марта 2020.
  14. Кордайская ветроэлектростанция расширила свою мощность до 9 МВт в год. www.inform.kz. Дата обращения: 26 марта 2020.
  15. Первая горная ВЭС в Украине введена в эксплуатацию. news.truba.ua. Дата обращения: 26 марта 2020.
  16. Проект «Ветер Карпат». www.uself.com.ua. Дата обращения: 26 марта 2020.
  17. Ветроэлектрическая станция // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  18. История ветроэнергетики в Крыму. crimeanblog.blogspot.com. Дата обращения: 26 марта 2020.
  19. Б. Марцинкевич. Развитие ВИЭ энергетики в России. Геоэнергетика.ru (27 сентября 2019). Дата обращения: 26 марта 2020.
  20. Отчёт о функционировании ЕЭС России в 2017 году. АО «СО ЕЭС». Дата обращения: 15 февраля 2018.
  21. Ветроэнергетика в регионах СЗФО. Cleandex (недоступная ссылка). Дата обращения: 28 мая 2011. Архивировано 13 мая 2012 года.
  22. Ввод Ветряных электростанций в Мурманской области. murman.tv. Дата обращения: 26 марта 2020.

Литература[править | править код]

  • Методы разработки ветроэнергетического кадастра (рус.). — АН СССР, ГЛАВНИИ при Госэкономсовете Энергетический институт им. Г. М. Кржижановского. Изд-во АН СССР, 1963.
  • В. Н. Андрианов, Д. Н. Быстрицкий, К. П. Вашкевич, В. Р. Секторов. Ветроэлектрические станции (рус.) / под редакцией В. Н. Андрианова. — М., Л.: Государственное энергетическое издательство, 1960. — 320 с. — 2000 экз.

Ссылки[править | править код]