Ветроэнергетика

Развитие ветроэнергетики в мире

С древнейших времен человек использовал энергию ветра сначала в судоходстве, а затем для замены своей мускульной силы. Первые простейшие ветродвигатели применяли в глубокой древности в Египте и Китае. В Египте (около г. Александрии) сохранились остатки каменных ветряных мельницбарабанного типа, построенных еще во 2–1 вв. до н. э. В 7 в. н. э. в Иране строили ветряные мельницы уже более совершенной конструкции — крыльчатые. Несколько позднее (8–9 вв.) ветряные мельницы появились на Руси и в Европе. Начиная с 13 в. ветродвигатели получили широкое распространение в Западной Европе, особенно в Голландии, Дании и Англии, для подъема воды, размола зерна и приведения в движение различных станков. В начале 20 века в крестьянских хозяйствах России насчитывалось около 250 тыс. ветряных мельниц, которые ежегодно перемалывали половину урожая. С изобретением паровых машин, а затем двигателей внутреннего сгорания и электродвигателей старые примитивные ветряные двигатели и мельницы были вытеснены из многих отраслей и остались, главным образом, в сельском хозяйстве.

Энергия ветра оценивается в 175–219 тыс. ТВт · ч в год, при этом развиваемая им мощность достигает (20–25) · 109 кВт. Это примерно в 2,7 раза больше суммарного расхода энергии на планете. Считают, однако, что полезно может быть использовано только 5 % этой энергии; в настоящее время используется значительно меньше.

Использование энергии ветра — динамично развивающаяся сегодня отрасль мировой энергетики. Если суммарная установленная мощность ветроэнергетических установок (ВЭУ) в мире в 2000 г. составляла 17,8 ГВт, то в 2005 г. она достигла уже 59,27 ГВт (табл. 3.1). Темпы развития ветроэнергетики во всем мире в 2005 г. значительно увеличились. Мощность вновь введенных ВЭУ составила 11408 МВт, что превышает показатель предыдущего года на 40 %. В последние годы происходит ускоренное развитие ветроэнергетики в неевропейских странах.

Состояние развития ветроэнергетики в мире в 2005 г. и прогноз на 2010 г.

Состояние развития ветроэнергетики в мире в 2005 г. и прогноз на 2010 г
Таблица 3.1
Состояние развития ветроэнергетики в мире в 2005 г. и прогноз на 2010 г.

В Европе, где в последние 10 лет темпы развития ветроэнергетики были также довольно высоки, ситуация стабилизировалась на высоком уровне и ввод в 2005 г. 6372 МВт ВЭУ обеспечил прирост мощности примерно на 8% по сравнению с 2004 г. С долей в 69% Европа остается лидирующим континентом по производству энергии от ВЭУ. Ведущими странами в области ветроэнергетики являются Германия и Испания. Из 6373 МВт, введенных в 2005 г., 3572 МВт (56%) приходится на эти две страны. В Дании 13% электроэнергии вырабатывается с помощью ВЭУ, половина турбин изготавливается в этой стране.

Суммарная установленная мощность ВЭУ в мире в 2006 и 2007 гг. соответственно достигла 73904 и 93849 МВт. По прогнозам Всемирной ветроэнергетической ассоциации (WWEA) к 2010 г. установленная мощность мировой ветроэнергетической отрасли достигнет 170 000 МВт.

В 2007 г. наибольшее число ветряных установок внедрили США. За год мощность ВЭУ увеличили на 5215 МВт и по суммарной установленной мощности они вышли на второе место в мире.

Ветропарк в штате Калифорния, США
Рис. 3.1. Ветропарк в штате Калифорния, США

Тенденцией последних десятилетий является непрерывный рост единичной мощности сетевых ВЭУ. Еще 10 лет назад типичной ВЭУ в составе ветровых ферм была установка мощностью 300–500 кВт. В 2000–2002 гг. серийной стала ВЭУ мощностью 1–1,2 МВт. Это приводит к снижению стоимости установленного киловатта, которая сегодня находится на уровне 1000 $ за 1 кВт. При благоприятных характеристиках ветра стоимость электроэнергии, вырабатываемой крупной ветровой установкой, приближается к ее стоимости на топливных электростанциях.

ВЭУ в акватории моря (Испания)
Рис. 3.2. ВЭУ в акватории моря (Испания)

В 1998 г. немецкая компания Sudwind выпустила на рынок ВЭУ мощностью 1,8 МВт. В середине 1999 г. компания NEG Micon установила ВЭУ мощностью 2 МВт с диаметром ротора 72 м. Эта же компания в 2003 г. на выставке в Мадриде продемонстрировала ВЭУ мощностью 4,2 МВт. Сегодня несколько компаний производят ВЭУ с мощностью в интервале 3–5 МВт. Это гиганты с диаметром ротора более 100 м и с высотой башни около 100 м. Например, ВЭУ NEG Micon NM110/4200 мощностью 4,2 МВт имеет ротор диаметром 110 м весом 69 т с тремя лопастями длиной 54 м каждая.

Типичный современный ветропарк
Рис. 3.3. Типичный современный ветропарк

В мире ВЭУ достигли сегодня уровня коммерческой зрелости и в местах со среднегодовыми скоростями ветра более 5 м/сек успешно конкурируют с традиционными источниками электроснабжения.

С 1995 г. установленная мощность ВЭС в мире увеличилась почти в 20 раз: с 4800 МВт до 93849 МВт (на конец 2007 г.). Расширение мирового рынка ветроэнергетики привело к значительному падению цен на энергию, производимую ветром. При расположении ветропарков на площадках с хорошим ветровым режимом производимая ими электроэнергия оказывается дешевле, чем энергия угольных, газовых и атомных станций. Кроме того, если бы скрытые издержки, связанные с воздействием на окружающую среду и здоровье людей при использовании ископаемого топлива и ядерной энергии, были включены в стоимость электроэнергии, выработка электричества ВЭС оказалась бы еще дешевле.

В России до недавнего времени развитию ветроэнергетики не уделялось должного внимания. Разрабатывавшиеся в конце прошлого века ВЭУ мощностью в 250 кВт не были доведены до необходимых требований по надежности и эффективности. Поэтому практически все крупные ВЭУ, действующие сегодня в России, укомплектованы импортными агрегатами.