Вітроенергетика – практичні аспекти і перспективи

/ Актуальні статті / Вівторок, 24 січня 2012 13:45
Юрій Носенко
Нині альтернативна енергетика з використанням нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії (НВДЕ) стає одним із базових напрямів розвитку технологій у світі, разом з інформаційними та нанотехнологіями вона є важливою складовою нового постіндустріального технологічного укладу.
Наявність невичерпної ресурсної бази та екологічна чистота НВДЕ є визначальними їх перевагами в умовах вичерпання ресурсів органічного палива та зростаючих темпів забруднення довкілля. Окрім того, їх не потрібно видобувати, купувати і транспортувати, позаяк вони є результатом дії сонячного випромінювання на фізичні, хімічні та біологічні процеси, що повсюдно відбуваються на Земній кулі, а з цього випливає їх практична невичерпність та поновлюваність.
До поновлюваних джерел енергії відносять енергію сонячного випромінювання, вітру, річкових потоків, морських хвиль, енергію, акумульовану в довкіллі та біомасі. Сюди ж належить також енергія припливів та тепло глибинних шарів Землі - геотермальна енергія.
На сьогодні частка НВДЕ у виробництві енергії у світі ще є незначною (близько 14%), однак їх потенціал на кілька порядків перевищує рівень світового споживання паливно-енергетичних ресурсів. Темпи зростання обсягів виробництва енергії НВДЕ також відчутно перевищують аналогічні для традиційних видів енергії. Так, у найближчі 10 років прогнозується щорічне зростання світових обсягів виробництва електроенергії традиційної електроенергетики в межах 2,8%, а електроенергії НВДЕ - 9,2%.
В Україні також існує значний потенціал використання НВДЕ (таблиця 1).
 
Таблиця 1. Технічно досяжний енергетичний потенціал нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії в перерахунку на умовне паливо (млн т у. п.) та обсяги заміщення ПЕР (за данними сайту http://naer.gov.ua)
alt

З іншого боку, проблеми ефективності використання традиційних джерел енергії в Україні стоять ще гостріше, ніж у світі чи країнах ЄС. Причинами цього є застарілі технології, вичерпання ресурсу використання основних фондів генерації електроенергії і тепла, що разом з низькою ефективністю призводить до значних обсягів шкідливих викидів. Значні втрати при транспортуванні, розподілі та застосуванні електроенергії і тепла, а також монопольна залежність від імпорту енергоносіїв ще більш ускладнюють ситуацію на енергетичних ринках країни.
Використання нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії (НВДЕ) світова спільнота розглядає як один із найбільш перспективних шляхів вирішення зростаючих проблем енергозабезпечення.

Вітроенергетика.
altВпродовж року на планету надходить енергії в 15 тис. разів більше від обсягів нинішнього споживання всіма країнами світу. На енергію вітру перетворюється близько 3% енергії сонячного випромінювання, а отже, ресурси енергії вітру на Землі приблизно у 50 разів більші за сумарні енергетичні потреби людства.
Енергію вітру людина використовує із незапам'ятних часів. Спочатку це був парус, потім вітровий млин. Сучасні вітряки, що виробляють електроенергію, з'явились лише в ХХ столітті.
Часто суспільству нав'язується думка, що вітроенергетика має вкрай малий потенціал, що вона неконкурентоспроможна, потребує великих площ, розлякує і нищить птахів, негативно діє на людей і тварин, генеруючи інфразвук тощо. Фахівці заперечують кожну із цих тез.
Дослідження засвідчили, що сучасні ВЕУ мегаватного класу не нищать птахів, позаяк будь-який птах добре бачить вітроколесо, яке обертається зі швидкістю 2-30 об./хв. Навіть українська статистика експлуатації близько 700 ВЕУ потужністю 107,5 кВт, вітроколесо яких обертається зі швидкістю 72 об./хв, з 1993 року не зафіксувала випадків нищення птахів.
Щодо інфразвуку слід зазначити, що він може виникнути у разі дебалансу вітрового колеса при швидкості обертання, більшій за 180 об./сек. Оскільки навіть ВЕУ потужністю 100 кВт мають меншу швидкість обертання, то джерелом інфразвуку вони бути не можуть. Лише ВЕУ потужністю менш як 20 кВт принципово спроможні генерувати інфразвук, але установка з незбалансованим вітроколесом практично недієздатна, бо швидко виходитиме з ладу через вібраційні навантаження.
Середньорічний приріст світової вітроенергетики становить в середньому 26-27% і є найвищим у порівнянні з іншими джерелами енергії.
Із нетрадиційних джерел енергії кращі в порівнянні з вітроенергетикою економічні результати можуть забезпечити лише ГЕС середньої та великої потужності, та й то не завжди.
У вітроенергетичному секторі наразі працюють понад 70 країн світу. Серед країн з найбільшими потужностями вітроенергетики - Німеччина, США, Іспанія, Індія, Китай, Данія. В США до 2020 року планується досягти 15 % виробництва електроенергії за рахунок вітру, вдосконалюються турбіни, розширюється діапазон швидкостей вітру, які можуть бути використані вітроустановками.

Вітроенергетичний потенціал України.
За даними Міжгалузевого науково-технічного центру вітроенергетики Національної академії наук України, територія нашої країни має значні ресурси вітрової енергії, які оцінюються у 30 ТВт х год./рік.
На території України придатними для будівництва ВЕС вважаються площі до 7 тис. км2, це - карпатський, приазовський, донецький, західнокримський, гірнокримський, керченський регіони, Харківська й Полтавської області. За розрахунками науковців, при максимальному використанні сили вітру в цих регіонах можна було б одержувати електроенергію в обсягах, які б надавали можливість забезпечити до 50% загального енергоспоживання країни.
Сьогодні в Україні побудовано 13 вітроелектростанцій: 10 в АР Крим (з яких працюють тільки 6), по одній ВЕС у Донецькій і Миколаївській областях, а також одна станція поблизу м. Трускавець у Карпатах.
Особливо актуальним є розвиток вітроенергетики для Кримського півострова. До 93% всієї електроенергії сюди надходить з материкової частини України від ДП «Енергоринок». Решта електроенергії видобувається за допомогою вітроелектростанцій. Сьогодні на півострові працюють 6 ВЕС. Це установки старого зразка, що мають одиночні потужності до 600 кВт. Для порівняння: у Європі планується промислове виробництво вітроенергетичних установок одиничною потужністю 6 МВт, а найпоширеніша застосовувана потужність одного вітряка становить 2-3 МВт. В Україні ж тільки освоюється випуск установок одиничною потужністю до 2 МВт, до цього випускалися вітроелектростанції по 110-600 кВт. На відміну від країн СНД, тільки Україна сьогодні має налагоджене серійне виробництво ліцензійних ВЕУ. У їхньому виробництві беруть участь 20 заводів колишнього військово-промислового комплексу, а зборку вітротурбін для ВЕУ здійснює Дніпропетровський «Південний машинобудівний завод».

Перспективи України.
За оцінками вчених Інституту електродинаміки й Інституту відновлюваної енергетики НАНУ, наша країна має значний потенціал в області відновлюваних джерел енергії.
Починаючи з 1997 року, коли була прийнята Комплексна програма будівництва ВЕС, вітроенергетика в Україні отримала державну підтримку у виді надбавки до тарифу за електроенергію та прямого фінансування. У 2008 році Верховна Рада прийняла цілий ряд рішень з підтримки виробництва альтернативних джерел енергії, зокрема був схвалений «зелений» тариф на електроенергію, отриману з альтернативних джерел. Документом передбачається, що ДП «Енергоринок» повинне купувати таку електроенергію удвічі дорожче отриманої з традиційних джерел. У такий спосіб уряд планує залучати іноземних інвесторів та стимулювати промислове виробництво електроенергії за допомогою вітроенергетичних установок, поступово замінюючи нею природний газ і насамперед переводячи на неї організації теплокомуненерго.
В Україні сьогодні набирає обертів використання вітряків малої потужності, які встановлюються домогосподарствами для власних потреб. Невеликі вітроенергетичні установки (від 200 Вт до 20 кВт) привабливі тим, що їх можна достатньо швидко встановити та вони оптимально підходять там, де немає інших джерел енергії, або коли підключення до існуючих мереж занадто дорого. І що важливо - вітроустановки потужністю до 20 кВт не вимагають ніяких дозвільних документів та ліцензій на застосування. Електроенергія, що потрібна для живлення середнього будинку, становить 35 кВт на добу, вітряна установка подібної потужності коштує від 30 тис. гривень залежно від виробника та комплектації.
Якщо, наприклад, взяти вітрогенератор WG-1000 торгової марки «ДОМ» з номінальною потужністю 1000 Вт, то разом з комплектуючими (інвертор, мачта, акумуляторні батареї) це буде коштувати від 3.4 до 5.05 у.о.

Рекомендована комплектація ВЕУ
alt

Мінімально можлива комплектація ВЕУ
alt

Підраховано, що за нинішнього рівня розвитку вітроенергетики спорудження у «вітряних» регіонах України вітрових електростанцій (ВЕС) дозволило б покрити ледве не третину потреби електроенергії, яку ми споживаємо. Із технічної точки зору вітрова електроенергетика на сьогодні вже впритул наблизилася до традиційної: на сучасних вітрових турбінах коефіцієнт використання встановленої потужності сягає 42%. Це майже стільки, як на турбінах поширених нині теплових електростанцій.
Завдяки новітнім технологіям вироблення вітрової енергії до 20% загального попиту має збільшити оптову вартість цієї енергії лише на 10% у зв’язку з мінливістю та непостійністю вітру. Вироблення енергії вітру також зможе дати додаткове максимальне допустиме навантаження, щоб відповідати збільшенням потреб системи, що прогнозуються. Ця частка може сягати до 40% установленої потужності, якщо вироблення енергії вітру під час високого навантаження також є високою, і не нижче 5% при більш високій пробивній здатності, і якщо місцеві вітрові характеристики знаходяться у негативному співвідношенні з характеристиками навантажень системи. Додавання більших територій покращує фактичну потужність вітрової енергії.
Слід зазначити, що, окрім розвитку комерційної вітроенергетики, в Україні є необхідність розвивати некомерційну, в першу чергу, «сільську», «фермерську», «для двору». Такі самостійні невеликі системи для живлення віддалених районів служать децентралізації енергопостачання, дозволяють диверсифікувати джерела енергії і можуть зробити більш енергонезалежною Україну та Крим зокрема.

Практичні аспекти.
altТермін окупності вітроенергетичної установки, залежно від місцевості, забезпеченості комунікаціями, потужності установки тощо, становить від 3 до 8 років. Питомі капітальні витрати для станцій малої потужності коливаються у межах $800-1000 за 1 кВт встановленої потужності і зменшуються зі збільшенням потужності установки. Тож капітальні витрати на вітроенергетичну станцію потужністю 250 кВт (Данія) сягають $40 тис. при терміну окупності 6,7 року.
Важливим аспектом використання вітроустановок є вартість електроенергії (грн/кВт•год), яка може бути підрахована за виразом:
B=(K•F)/(0,25•P•Т),
де К - капітальні витрати, грн (дол.);
F - фактор поновлення витрат, за гарантованого терміну дії установки 25 років F= 0,125;
Р - потужність установки, кВт;
Т - кількість годин роботи установки на рік, Т = 8760 год.
Для розвитку вітроенергетики урядами різних держав прийнято відповідні законодавчі акти для зниження податку для тих, хто використовує вітроустановки. Наприклад, у Данії 75% вітроустановок є приватною або кооперативною власністю, власники установок звільняються від податку. В США власники вітроустановок отримують державний кредит від 0,5 до 1,5 цента за 1 кВт•год електроенергії, що продається. Цей кредит входить до податку, страхування або платні за землю. Для популяризації вітроустановок в Англії розроблено маршрути їх огляду для школярів під час літніх канікул.
Вітроустановки виробляють електроенергію практично без забруднення довкілля, але вплив на нього мають: відведення під будівництво значних територій та зміни ландшафту, шумові ефекти, радіоперешкоди.
Проблема зменшення шумів розв'язується шляхом розташування вітроустановок на значних відстанях (допустимих за рівнем шуму - 40-50 децибелів) від житла. Отже, відстань від вітроагрегату до житла має становити 150 м, вітростанції - 250 м.
Найбільшу перевагу для будівництва вітроенергетичних станцій (ВЕС) великої потужності віддають таким регіонам, як Крим, Карпати, узбережжям Чорного та Азовського морів, Донеччина, проте це не означає, що в інших регіонах розвиток вітроенергетики не має великого значення.
Значною перевагою ВЕС над ТЕС і АЕС є те, що капітальні витрати практично не «омертвляються», оскільки вітроустановка починає виробляти електроенергію через 1-3 тижні після її завезення на місце встановлення.
Необхідно приділяти більше уваги вітроустановкам малої потужності. В Україні сьогодні близько 30 тис. населених пунктів у сільській місцевості. Якби в кожному з них побудувати лише по одному вітроагрегату потужністю всього 1 кВт, то отримали б встановлену потужність 30 МВт.
Отже, зважаючи на те, що вітроенергетика визначена у світі найбільш перспективною галуззю альтернативної енергетики, а Україна входить до числа країн, що мають значний вітровий та науково-виробничий потенціал і при цьому гостро потребує власних енергоресурсів, існує потреба і можливість у розробці та впровадженні інноваційно-інвестиційних проектів розвитку в окремих регіонах та створенні цілісної вітроенергетичної галузі України.

P.S. 1 липня 2011 року на узбережжі Азовського моря в Донецькій області відбувся офіційний запуск перших 10 вітротурбін у рамках інвестиційного проекту «Вітровий парк Новоазовський» загальною потужністю 107,5 МВт, яким передбачено будівництво на території вже існуючої Новоазовської ВЕС 43 вітроенергетичних установок (ВЕУ) виробництва німецької компанії «Fuhrlander AG» одиничною потужністю 2,5 МВт. Реалізація проекту запланована на 2010-2014 роки.
Наразі завершено будівництво та введено в експлуатацію 10 ВЕУ загальною потужністю 25 МВт. Розпочато будівництво третьої черги проекту, що передбачає введення в експлуатацію 32,5 МВт вітроенергетичних потужностей. 

1

 19 квітня 2019
Україна посіла 16 місце серед ТОП-20 основних напрямків експорту агропродовольчої продукції з ЄС, та третє місце серед постачальників в ЄС.
Україна посіла 16 місце серед ТОП-20 основних напрямків експорту агропродовольчої продукції з ЄС, та третє місце серед постачальників в ЄС.
19 квітня 2019
 19 квітня 2019
Новостворене фермерське господарство завдяки державній підтримці від Уряду може одноразово в період становлення отримати бюджетну субсидію у розмірі 3 тис. грн на 1 га, але не більше 60 тис. грн на одне фермерське господарство для провадження сільськогосподарської діяльності.
Новостворене фермерське господарство завдяки державній підтримці від Уряду може одноразово в період становлення отримати бюджетну субсидію у розмірі 3 тис. грн на 1 га, але не більше 60 тис. грн на одне фермерське господарство для провадження сільськогосподарської діяльності.
19 квітня 2019
 19 квітня 2019
В Україні з початку поточного року оформлено 473 аграрні розписки на суму 4,032 млрд грн (близько 150 млн дол.). 
В Україні з початку поточного року оформлено 473 аграрні розписки на суму 4,032 млрд грн (близько 150 млн дол.). 
19 квітня 2019
 19 квітня 2019
Українським експортерам варто об’єднуватись та представляти Україну на міжнародних подіях під єдиним експортним брендом. Це не тільки формує позитивний імідж країни на світовій арені, але й викликає більше довіри до самих постачальників.
Українським експортерам варто об’єднуватись та представляти Україну на міжнародних подіях під єдиним експортним брендом. Це не тільки формує позитивний імідж країни на світовій арені, але й викликає більше довіри до самих постачальників.
19 квітня 2019
 19 квітня 2019
У селі Гать на Берегівщині Закарпатської області масово гинуть бджоли. Місцеві жителі підозрюють: причина в тому, що одне з місцевих фермерських підприємств обробило поля шкідливими пестицидами.
У селі Гать на Берегівщині Закарпатської області масово гинуть бджоли. Місцеві жителі підозрюють: причина в тому, що одне з місцевих фермерських підприємств обробило поля шкідливими пестицидами.
19 квітня 2019
 19 квітня 2019
У селі Любимівка Каховського району Херсонської області аграрії почали збирати урожай аспарагуса (спаржі). 
У селі Любимівка Каховського району Херсонської області аграрії почали збирати урожай аспарагуса (спаржі). 
19 квітня 2019

Please publish modules in offcanvas position.