<<
>>

2.2.2. Анализ потенциала ветроэнергетики


При анализе ветроэнергетических установок (ВУ) необходимо учитывать их классификацию: 1)ВУ с горизонтальной осью вращения (лопастные); 2) ВУ с вертикальной осью вращения (роторные).
Кроме того, ВУ бывают открытого типа (без корпуса) — традиционные ВУ и закрытого типа (ветровая турбина в корпусе, см. далее). Как уже говорилось, наиболее распространённые сегодня традиционные горизонтально-осевые ВУ не удовлетворяют экологическим критериям и поэтому могут устанавливаться преимущественно в безлюдной местности. Для получения значительной мощности такие В У объединяют в ветровые «поля», «плотины», «фермы» (США, Дания) [17, 23].
Первенство по освоению ВУ принадлежит Дании и Германии (около 80% установленной мощности ветроэлектростанций (ВЭС) европейских стран), и в начале XXI в. планируемый объём ветроэнергетики должен превысить 10% энергобаланса этих стран [17].
Вследствие непостоянства ветрового потока и высоких значений номинальных (рабочих) скоростей ветра (5-10 м/с), а также из-за ограничения по предельной скорости ветра (20-30 м/с) лопастные ВУ мало-эффективны: они работают не более 3 000-5 000 часов в году. ВУ подключают через преобразующие устройства: либо к электросети, либо к аккумуляторам. Последнее значительно увеличивает стоимость полу-чаемой энергии и снижает ресурс и надёжность системы. Один из отрицательных факторов В У - блокировка территории оборудованием установки и связанные с этим экологические и экономические потери: максимальная мощность ВУ, которая может быть получена с 1 км2, составляет не более 10 МВт. Применение традиционных ВУ в России перспективно прежде всего для Крайнего Севера и Дальнего Востока, т.е. для районов, использующих завозимое топливо и относительно безлюдных [16, 17].
Стоимость традиционных ВУ существенно зависит от величины их мощности: при мощности до 2,5 кВт стоимость может достигать 10— 14 тыс. дол. за 1 кВт. В среднем для ВУ мощностью 1-10 кВт стоимость составляет 4-2,5 тыс. дол./кВт, в то время как для ВУ мощностью 100600 кВт стоимость уже 2-0,8 тыс. дол./кВт [64].
Однако выше приведены только «каталожные» рыночные цены ВУ, а реальная стоимость установленной мощности зависит от используемого оборудования, затрат на монтаж и строительство, протяженности линий электропередачи и может в сумме превышать 3 тыс. дол. за 1 кВт — даже для установок мегаваттного класса [64].
ВУ роторного типа пока не нашли широкого распространения, хотя и обладают некоторыми преимуществами по сравнению с горизонтально-осевыми ВУ: независимость от направления ветра; размещение оборудования на фундаменте; отсутствие механизма поворота лопастей; тихоходность ветровой турбины, т.е. меньший уровень шума. Однако высокие значения номинальной скорости ветра (10-13 м/с для роторных ВУ мощностями десятки-сотни киловатт) не позволяют обеспечить достаточную их эффективность. В большинстве регионов России среднегодовая скорость ветра составляет 4-6 м/с, при этом положительный экономический эффект от работы ВУ следует ожидать при числе часов ис-пользования установленной мощности не менее 2 000 [16].
Высокие значения рабочих скоростей ветра и, как следствие, малое время работы в году, накладывает на все ВУ открытого типа ограничения по использованию в полномасштабной энергетике, хотя в удаленных от энергосистем районах страны и для решения задач специального назначения они могут конкурировать с другими источниками энергии.
ВУ, выполненные по вертикально-осевой схеме, но в специальном звукоизолирующем корпусе, который снабжён воздухозаборником и формирователем (усилителем) воздушного потока, а также другими до-полнительными устройствами, увеличивающими эффективность установки, имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными ВУ: более низкие значения номинальных скоростей ветра, расширенный диа-пазон предельных скоростей ветра, что увеличивает продолжительность работы в году; экологичность вследствие наличия звукоизоляции; меньшие занимаемые площади. Всё это повышает эффективность таких ВУ, которые иногда называют башенными. По такой схеме построены ВУ фирмы «Груман» (США) и «Таурас» (Бельгия). Однако теоретические разработки российских учёных в области газодинамики вихре-смерчевых струй и последующие за этим технические решения позволили превзойти по ряду параметров лучшие мировые образцы ВУ башенного типа [65]. На основе этих решений были разработаны вихревые ветроэнергетические установки (ВВЭУ), которые имеют ряд принципиальных отличий и преимуществ по сравнению с зарубежными аналогами, что дает право отнести их к новому поколению ветроустановок — наиболее перспективному направлению развития ветроэнергетики [15, 17, 65]. Благодаря возможности работы при номинальной скорости ветра 3-5 м/с (и даже меньшей для маломощных установок), расчётная производительность ВВЭУ в 1,5-2 раза выше, чем у ВУ традиционного типа. Одна из уникальных особенностей ВВЭУ - модульность, т.е. возможность использования её основных узлов в ветроустановках большей (кратной) мощности, что обеспечит в будущем высокую унификацию и рентабельность её производства. Модульность блоков ВВЭУ позволяет наращивать их по вертикали в виде своеобразной «ёлочки» (например, из двух модулей по 2,5 кВт можно составить установку на 5 кВт, из четырех модулей - 10 кВт и т.д.).
Проект ВВЭУ мощностью 5 кВт (ВВЭУ-5) с тепловым аккумулятором, обеспечивающим работу установки даже некоторое время при безветрии, был разработан при участии автора. Подобная схема реализации ВВЭУ больших мощностей (до нескольких мегаватт) может с успехом использоваться на крышах многоквартирных зданий, где воздушный естественный поток усиливается восходящим потоком из вентиляционных шахт (см. раздел 3.2.3). Такое решение позволило бы обеспечить принципиально новый подход к автономному энергоснабжению жилых и производственных зданий.
Использование ВВЭУ с тепловыми аккумуляторами максимально повышает ее эффективность и конкурентоспособность по сравнению с В У любого типа: длительность работы в году - до 7 ООО ч (диапазон скоростей ветра 2-50 м/с); расчётная стоимость «установленного киловатта» - не более 2-3 тыс. дол. (при серийном выпуске) для уровней мощностей в единицы киловатт и не более 0,7-0,9 тыс. дол. для уровней в сотни и тысячи киловатт. Оценка стоимости электроэнергии для ВВЭУ: при мощностях 1-10 кВт - на уровне 0,04—0,03 дол./кВт-ч; при мощностях 0,8-10 Мвт- на уровне 0,02-0,01 дол ./кВт-ч. Срок окупаемости - ВВЭУ от 3 до 5 лет. Вихревые ветроэнергетические установки могут найти широкое применение для автономного энергоснабжения различных потребителей: коттеджи, дачи, фермы, поселки, санатории, дома отдыха, промышленные объекты и др. Следует подчеркнуть одно из главных достоинств ВВЭУ - её экологичность: практическое отсутствие вредного акустического воздействия позволяет использовать эту установку вблизи от жилья и в многолюдных районах, т.е. практически повсеместно.
Целесообразно создать и испытать несколько опытных (пилотных) образцов ВВЭУ различных уровней мощностей: 5—10 кВт - для коттеджей, дач и т.п., 50-100 кВт - для посёлков, ферм, малых и средних объектов, 1-3 МВт-для электроснабжения крупных объектов и для работы в сети. По итогам испытаний возможно впоследствии создание серийного производства. Здесь чрезвычайно важно первенство инновационного освоения в нашей стране. Благодаря своим уникальным характеристикам вихревые ветроустановки будут устойчиво конкурентоспособны на мировом рынке.
<< | >>
A source: BELJAEV JURY MIHAJLOVICH. FORMATION OF MECHANISMS OF THE SUSTAINABLE DEVELOPMENT OF ECONOMY OF POWER BRANCH ON THE BASIS OF STRATEGY OF ALTERNATIVE POWER. 2004

More on topic 2.2.2. Анализ потенциала ветроэнергетики:

  1. 2.2.5. Определение приоритетности освоения альтернативных преобразователей энергиl
  2. 4.1.3. Проблемы менеджмента в альтернативной энергетикеи пути их решения
  3. 2.2.4. Краткий анализ прочих нетрадиционных преобразователей энергии
  4. 3.2.1. Концепция развития полномасштабной альтернативной энергетики
  5. 4.3. Кадровый потенциал потребительской кооперации и тенденции его изменения
  6. 2.2.1. Анализ потенциала солнечной энергетики
  7. 2.2.3. Анализ потенциала геотермальной энергетики
  8. 4.1.2. Инвестиционная политика в альтернативной энергетике
  9. 4.4. Оценка экономических результатов управления материальной сферой организацион
  10. 5.3. Обоснование методики оценки уровня организационной культуры кооперативной орk