Экономика

Одна из возникших проблем ветра агрегатов это избыток энергии в ветреную погоду и недостаток ее период без ветра. Методов хранения ветряной энергии достаточно много. Наиболее простой способ заключается в том, что ветряное колесо передвигает насос, который перекачивает воду в находящийся выше резервуар, а затем вода при стекании приводит в движение турбину с водой и генератор постоянного либо переменного тока. На сегодняшний день имеются и иные методы хранения: от обычных, хотя и маломощных аккумуляторных батарей до раскручивания гигантских маховиков либо нагнетания сжатого воздуха в подземные пещеры и вплоть до производства водорода как источника топлива. Наиболее перспективным считается последний метод. Электрический ток от ветра агрегата производит разделение воды на кислород и водород. Водород можно хранить в сжиженном виде и сжигать в топках тепловых электростанций по мере надобности [7]. Главные недостатки ветровой энергетики – низкая энергетическая плотность, большая изменчивость в зависимости от погодных условий, остро выявленная неравномерность распределения в географическом плане ветряной энергии. Как правило, рабочий диапазон скоростей ветра больших ветровых установок порядка от 5 до 15 м/с. При скорости ветра, которая меньше 5 м/с, эффективность работы системы снижается, при скоростях ветра, которые выше 15 м/с, возникает вероятность того, что система, в первую очередь, лопасти, сломаются. Расположение генераторов на больших высотах (выше скорость ветра) появляются иные требования к прочности конструкции высотных мачт, которые должны организовать удержание при мощной ветровой нагрузке ротора, коробки передач и генератора. Поэтому такие конструкции значительно дороже по стоимости, но себестоимость ветряной электроэнергии примерно в 1.5-2 раза меньше себестоимости электроэнергии, которая получена в фотоэлектрических преобразователях. Большие ветряные установки воздействуют на прием сигналов. На расстоянии до 500 м, они производят помехи в телевизионном сигнале, подобное связано с тем, что лопасти ветрового колеса установки отражают сигналы, при этом происходят помехи при передаче сигнала. Кроме того, при работе больших ветряных установок, образуется значительное количество инфразвука, воздействующего на состояние людей и животных. Учитывая, что ветровые установки, как правило, размещают в больших количествах в районах сильных ветров (хребты, морское побережье), то они могут стать причиной нарушения миграции перелетных птиц.

По оценкам экспертов около 25% потребляемых в России первичных энергоресурсов могут быть экономически обоснованно замещены с использованием технологий нетрадиционной возобновляемой энергетики (не включая крупную гидроэнергетику), что составит около 270 миллионов тонн условного топлива ежегодно. В 2010 году распоряжением Правительства Российской Федерации были утверждены «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года» и установлены следующие целевые значения доли возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии на период реализации программы: 2010 год – 1,5%, 2015 год – 2,5%, 2020 год – 4,5%. Однако на 2010 год суммарная установленная мощность электростанций на базе нетрадиционных ВИЭ составляла лишь 2,25 ГВт, или около 1% от установленной мощности электростанций России. Наибольшие объемы установленной мощности приходятся на БиоТЭС – 1400 МВт, малые ГЭС – 750 МВт и ГеоТЭС – 85 МВт. При этом, такие популярные и активно развивающиеся в мире направления альтернативной энергетики, как ветряная и солнечная энергетика, на данный момент в России значительно отстают в своем развитии (Рисунок 1). Эта особенность структуры альтернативной энергетики обусловлена рядом факторов, среди которых можно отметить, большой потенциал использования других видов ВИЭ в регионах России (например, ГеоТЭС на Камчатке, малых ГЭС на Урале, БиоТЭС в сельскохозяйственных регионах), накопленный опыт в малой гидроэнергетике и отсутствие необходимости использования дорогостоящих инновационных решений и материалов, требуемых при строительстве солнечных и ветровых электростанций. В общем случае, стоимость производства электроэнергии на БиоТЭС, малых ГЭС и ГеоТЭС, может быть сопоставима со стоимостью киловатт-часа, полученного из электросети в изолированных энергосистемах, где «зеленая» энергия конкурирует по цене с произведенной на дизельных станциях и прочих ТЭС, использующих дорогое привозное топливо [11].

Технические решения, применяемые в ветряных турбинах, в течение последних двух десятилетий развивались ускоренными темпами. Но основные принципы работы турбин остались неизменными и состоят из двух процессов преобразования. Эти процессы осуществляются основными узлами турбины: • ротор извлекает кинетическую энергию из ветра и преобразует ее в крутящий момент генератора; • генератор преобразует крутящий момент в электроэнергию, которая подается в сеть общего пользования. Ветряная турбина является сложной системой, в которой применяются знания аэродинамики, механики, электричества и систем управления. В настоящее время применяется три основных типа турбин, которые отличаются типом используемых генераторов и способами ограничения аэродинамической эффективности ротора при превышении скоростью ветра номинального значения для предотвращения перегрузки. Почти во всех современных турбинах устанавливается одна из следующих систем генераторов: • асинхронный генератор с короткозамкнутым ротором (с ротором «беличье гнездо»); • асинхронный генератор двойного питания (фазный ротор); • безредукторный синхронный генератор. Существует принципиальное различие между генераторами обычных тепловых или атомных электростанций и генераторами ветряных турбин. Система производства электроэнергии в ветряных турбинах отличается от синхронных генераторов, применяемых в обычных электростанциях. Ветряные турбины оборудованы предохранительными системами высокой степени надежности. Одной из таких систем является система аэродинамического торможения. В аварийных случаях или для остановки вращения турбины для технического обслуживания обычно используется дисковый тормоз.

В «Энергетической стратегии России на период до 2020 года» предусматривается проведение активной топливо – и энергосберегающей политики во всех сферах хозяйственной деятельности и в быту. Одним из важных направлений этой политики является увеличение масштабов использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии, в том числе энергии ветра. К районам перспективным для достаточно широкого использования энергии ветра относятся многие северные районы. Как молодая отрасль ветровая энергетика находится только на начальной стадии развития, хотя в технологическом отношении уже удалось добиться серьёзных успехов. Тем не менее, существует ряд проблем, которые в долгосрочной перспективе придётся решать. Прежде всего, необходимо наладить чёткую схему взаимодействия сетевых компаний с компаниями-установщиками ветровых станций. Обе стороны одинаково важны в деле поставки энергии потребителю, поэтому необходимо соблюдать их интересы. В целях рационализации процесса поставки ветровой энергии потребителям необходимо разработать единые для всей страны технические и электросетевые стандарты. В данном вопросе разумно использовать опыт развитых стран. Для эффективного взаимодействия сетевых и «ветровых» компаний необходима своевременная и точная метеорологическая информация, чтобы грамотно планировать режим подсоединения к электросетям ветровых генераторов. Необходима реформа ценообразования для производителей энергии. С учётом отсутствия инфраструктуры хорошего качества на первых этапах установки ветровых станций компании-производители ветрогенераторов и турбин могут испытывать финансовые трудности. Поэтому важно скорректировать тарифы на энергию либо усилить государственную поддержку в виде субсидий или льготных кредитов. Существуют некоторые межотраслевые ограничения. Поскольку стратегической задачей для Российской Федерации является замена традиционных источников энергии альтернативными в фермерских хозяйствах, необходимо проводить комплексный анализ местных климатических ресурсов, изучать карты распределения хозяйств и исследовать возможности строительства ветровых электростанций.

1. Германович, В. Альтернативные источники энергии. Практические конструкции по использованию энергии ветра, солнца, воды, земли, биомассы / В. Германович, А. Турилин. - М. : Наука и техника, 2011. - 320 с. 2. Келли, П. Практическое руководство по устройствам свободной энергии [Электронный ресурс] / П. Келли. - Режим доступа : http://www.free-energy-info.co.uk/ 3. Леонтьева, К.Н. Экономическая эффективность применения альтернативных источников энергии на севере России / К. Н. Леонтьева // Экономика и менеджмент в современном мире. - №6, 2012. 4. Минин, В.А. Оценка экономической эффективности совместной работы дизельных электростанций и ветроэнергетических установок в условиях Севера / В. А. Минин // Международный журнал «Альтернативная энергетика и экология». - № 7 (87), 2010. — 68 с. 5. Обозов, А.Дж. Возобновляемые источники энергии / А. ДЖ. Обозов, Р. М. Ботпаев. - Бишкек : КГТУ, 2010. - 224 с. 6. Фролов, А.В. Новые источники энергии / А. В. Фролов.- Тула : ТГУ, 2011. - 122 с. 7. http://masterok.livejournal.com/220814.html 8. http://www.altep.ru/vetroenergetika.html 9. http://portal-energo.ru/articles/details/id/583 10. http://nuclphys.sinp.msu.ru/index.html 11. http://lib.rosenergoservis.ru/2011-07-20-04-56-55.html?start=2