Ветровые мельницы для электричества: Ветровая энергия в России: почему у нас так мало ветряков

Содержание

Ветровая энергия в России: почему у нас так мало ветряков

Как это работает

Ветряки преобразуют ветер в электроэнергию. Работают они по принципу мельницы, только более высокотехнологичной. Потоки воздуха крутят лопасти, и те вращаются в вертикальной плоскости. Таким образом возникает механическая энергия, энергия движения. А подключенный к устройству генератор уже вырабатывает электричество.

Чем выше ветряк, тем больше он производит электроэнергии. Высота столба — от 20 м, а самый высокий в мире ветрогенератор находится в Германии, в Гайльдорфе. Он вырос аж до 178 м.

Строительство ветрогенератора в Гайльдорфе. Фото: mbrenewables

Ветроэнергетику первым делом облюбовали страны, которые заботятся об окружающей среде: Дания, Германия, Испания, Ирландия. Оно и понятно: нет вредных выбросов и опасностей для флоры и фауны. Другое достоинство в том, что ветряки не требуют дополнительного топлива: платить нужно только за их постройку и обслуживание, так что это выходит дешевле, чем другие виды энергии. Хотя конечно, стоимость строительства и обслуживания ветроэлектростанций сильно варьирует в зависимости от многих факторов: место строительства, высота, материалы, дополнительное оборудование. 

Стоит заметить, что ветряки не так невинны: из-за них гибнут птицы и летучие мыши. Около тысячи в год погибают от одного генератора.

Главная проблема ветряков — внезапно — в том, что они работают лишь благодаря ветру. Так что местность для генератора нужно тщательно выбирать. Впрочем, и для этой проблемы уже нашли решение. Ветряки строят не только в полях, но и над гладью морской — в местах, где ветер дует практически непрерывно.

Фото: Florian Pircher с сайта Pixabay

При кажущейся простоте такого решения, ветрогенераторы — сложные и высокотехнологичные механизмы. Здесь нужно продумать все мелочи: сильный ветер может сломать лопасти, нагрузка на опорную конструкцию не должна быть критической, и нужна возможность остановить лопасти на время бури.

Дополнительного оборудования много, например, система тормозов. В России же пока просто не производят необходимого оборудования, а закупать его — слишком дорого. Только массовое производство ветряков поможет такому мероприятию окупиться, и то лишь в долгосрочной перспективе. Однако кое-какие шаги в направлении развития ветровой электроэнергетики Россия все же предпринимала раньше — и продолжает это делать.

Прошлое — далекое и не очень

В 1920-х годах в СССР уже начали разрабатывать предшественников сегодняшних ветряков для отдаленных районов. Работали они по гидравлическому принципу: ветер поднимал воду вверх по столбу, а затем она опускалась и крутила турбину. Так вырабатывался ток. Кстати, тот самый высоченный ветрогенератор в Гайльдорфе работает по тому же принципу.

В 30-х годах изобретатель Анатолий Уфимцев построил на собственные средства миниветроэлектростанцию. Она работала исправно несколько лет и снабжала электричеством его дом вплоть до смерти Уфимцева. В последующие годы в СССР продолжали выпускать ветряки, но с популяризацией топливной промышленности и строительством АЭС все меньше и меньше.

Ветростанция А. Г. Уфимцева — первая и единственная в мире, способная давать вполне выровненную электроэнергию от беспорядочных порывов ветра.

Писал в 1934 году Владимир Ветчинкин

Крупнейший советский учёный-механик в области аэродинамики

Ветростанция А. Г. Уфимцева в Курске. Фото: Википедия

Однако после 2000-х ветряками в России снова стали интересоваться. «Росатом» еще в 2017 году пообещал построить сеть ветряных электростанций по всей стране и таким образом «возродить отрасль». Помочь взялись в голландской компании Lagerwey. Однако специалисты выразили сомнение относительно проекта. Угнаться за постоянно растущим рынком и технологиями вот так сразу, с нуля, крайне тяжело.

Сегодня небольшие ветропарки раскиданы по всей стране. Один, например, есть в поселке Куликово Калининградской области. Существует он аж с 1998 года. Ветряки поселок получил в подарок от компании из Дании, и они работают до сих пор (хотя и не без инцидентов). Однако генерация энергии там небольшая, да и дачники строят дома слишком близко к турбинам, не понимая, что это опасно.

Ветряные электростанции недалеко от посёлка Куликово Калининградской области. Фото: Uritsk / Livejournal

В 2018 году самый крупный отечественный ветропарк открыли в Ульяновской области. Сделала это финская компания Fortum совместно с РОСНАНО. Промышленный парк настолько большой, что уже готов выйти на оптовые поставки энергии. Кроме того, при Ульяновском техническом университете открылась кафедра, где готовят специалистов в области электроэнергетики.

Какие могут быть проблемы?

В России существует сложная инфраструктура, которая обслуживает газовую и атомную отрасли энергетики. В этой области заняты тысячи людей. И просто так взять и сменить все это великолепие — пусть даже на более дешевую и экологически чистую — энергию мы не сможем.

Михаил Гусев, инженер подразделения «Электропривод» компании ABB, объясняет: «Россия не испытывает дефицита в электроэнергии. Большинство наших генерирующих предприятий работает ниже коэффициента использования установленной мощности. В арсенале наших энергетиков достаточную долю занимают АЭС и ГЭС, которые имеют ощутимо низкую удельную себестоимость производства электроэнергии по сравнению с генерацией на углеводородном сырье. Поэтому у нас нет острой потребности в развитии альтернативных источников энергии. Но в скором времени она появится, поэтому нужно вовремя начать развивать отрасль».

Отставание России по количеству ветропарков от США и Европы по-прежнему велико. По словам Владимира Максимова, руководителя департамента развития новых направлений бизнеса ООО «Тошиба Рус», основная причина такого положения вещей — в недостаточно эффективных мерах государственной поддержки сегмента ветровой энергетики. Впрочем, в сентябре прошлого года вышло постановление правительства, повышающее инвестиционную привлекательность строительства объектов, функционирующих на основе возобновляемых источников энергии. Это должно помочь.

«Еще одно существенное препятствие для развития ветроэнергетики в России — высокие требования по уровню местной локализации производства компонентов, который должен достигать 65%, — говорит Владимир Максимов. — Например, уровень локализации крупнейшего отечественного объекта, ветропарка в Ульяновске, составляет всего 28%. Проект спасло только то, что он был утвержден еще в 2015 году».

Промышленный ветропарк в Ульяновской области, построенный финской компанией Fortum. Фото: Twitter @ VostockCapital_

Другая проблема — тонкости нормативной базы. Михаил Гусев говорит: «Закон вынуждает рассматривать ветроустановку как уникальное сооружение из-за ее высоты, налагая ряд нелогичных ограничений. Например, есть требование обустраивать подъездные пути к ветряным электростанциям как автомобильные дороги. Все это ведет к увеличению стоимости ветряков. Но без удовлетворения нормативных предписаний объект не может быть введен в эксплуатацию».

Есть ли перспективы?

Тем не менее со стратегической точки зрения ориентация на импортозамещение должна принести плоды, считает Максимов. Так, в Ульяновске запускается предприятие по изготовлению лопастей для ветроустановок, а в Нижегородской области стартовало производство систем управления и охлаждения.

Российский потенциал ветроэнергетики оценивается экспертами примерно в пять раз выше, чем, например, германский.

Есть и потребность. «В России ветрогенераторные установки могут быть востребованы в регионах с децентрализованным энергоснабжением: в Бурятии, на Чукотке, на Сахалине, на Курильских островах, — говорит Иван Назаров, руководитель Инженерного центра НИЦ ‘ТехноПрогресс’. — На этих территориях электроснабжение потребителей не имеет связи с централизованной энергосистемой, а потому есть потребность в автономных источниках энергии. Пока в этих регионах в основном используются дизельные электростанции, конкуренцию которым могут составить альтернативные источники энергии».

Фото: PeterDargatz с сайта Pixabay

«До 2024 года эта отрасль сугубо дотационная, — говорит Михаил Гусев. — Однако и задачи стоят амбициозные: выйти на уровень локализации 65%. Это означает, что начнут работать предприятия по производству компонентов, будет адаптирована нормативная база, и главное — будут построены огромные мощности электроэнергетики. Помножив полученные компетенции на территорию нашей страны, где есть стабильный ветер, мы получаем безграничные перспективы. Главная цель для отрасли — стать конкурентной традиционным видам выработки электроэнергии».

Иван Назаров полагает: существует несколько векторов возможного развития России в области ветроэнергетики. Например, закупка и монтаж «под ключ» готовых зарубежных ветрогенераторных установок. Другой вариант — освоение западных технологий и организация с их помощью более масштабного производства на базе уже имеющегося в стране.

Это тоже интересно:

Подводные камни ветряной энергетики: «лопасти-убийцы» и другое — Энергетика и промышленность России — № 03-04 (311-312) февраль 2017 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 03-04 (311-312) февраль 2017 года

Однако наряду с неоспоримыми плюсами ветряная энергетика имеет и свои минусы.

Что такое ветряная энергетика? По сути, энергия ветра – это преобразованная в кинетическую энергию молекул воздуха энергия солнца. Проще говоря, энергия ветра, как и энергия волн, – это разновидность солнечной энергии, энергии, которая будет нам доступна столько времени, сколько будут существовать Солнце и наша планета.

Энергию ветра люди научились использовать еще в древности. Так, уже в Древнем Египте ветер использовали для помола зерна, а в Вавилоне и Китае – для осушения полей. Наконец, в XX веке ветер стали использовать непосредственно для получения электроэнергии. Сторонники ветро­энергетики заявляют о сплошных плюсах подобного подхода: отмечают ничтожную стоимость эксплуатации ветряной электростанции, то, что ветряная энергетика соответствует всем условиям, необходимым для причисления ее к экологически чистым методам производства.

Недовольные соседи

Однако противники ветряной энергетики находят в ней и недостатки. Причем если некоторые из них по сравнению с вредом, причиняемым традиционными источниками энергии, незначительны, то другие заставляют серьезно задуматься о дальнейших перспективах ветряной отрасли.

Начнем с простейших из них. Например, многие считают, что ветряки, торчащие здесь и там, портят вид местности. Поэтому соседи могут воспротивиться сооружению ветряной турбины (это называется «синдромом отчужденности»). Кроме того, лопасти винтов при работе издают шум, который раздражает живущих по соседству (при этом малые ветряные турбины, часто устанавливаемые в непосредственной близости от жилья, шумят сильнее – скорость их вращения выше, чем у крупных турбин, и они находятся ближе к земле). А отсутствие согласия соседей на установку турбины может поставить крест на ваших планах получать энергию от ветра.

Между прочим, у соседей могут быть и вполне рациональные причины невзлюбить ветряк. Так, есть мнение, что турбины создают помехи, ухудшающие прием радио- и телепередач. Кроме того, на многих негативно воздействует и постоянное мелькание солнечного света, прерываемого лопастями или отражающегося от них. При определенной частоте мельканий у некоторых людей даже возникают эпилептические припадки.

Финансовый аспект

Есть у ветряных электростанций минусы и посерьезнее. Не стоит забывать, что ветер – неустойчивый источник энергии. Сила ветра весьма переменчива и зачастую непредсказуема, что требует использования дополнительного буфера для накапливания избыточной электроэнергии или дублирования источника для подстраховки.

Если говорить о малой генерации, то даже лучшие образцы автономных ветроэлектростанций могут обеспечить регулярное производство только небольшого количества электроэнергии. К тому же малые ветряные турбины не работают при слишком сильном ветре, а гроза, ураган или снежный буран могут такую турбину повредить. Все это приводит к тому, что если малые ветроэлектростанции и окупаются, то очень долго.

Впрочем, и с «большой» ветряной энергетикой не все так просто. Несмотря на массовое производство, стоимость строительства современной ветряной электростанции велика. При этом ветряные электростанции, как правило, простираются на обширные территории и находятся в отдалении от потребителя, что создает дополнительные расходы на транспортировку энергии. Сохранение избыточной энергии, выработанной ветряными турбинами, также требует дополнительных решений: аккумуляторов или преобразователей в другие виды энергии. То есть для того, чтобы получать «бесплатную» энергию ветра, вначале придется хорошо заплатить, ведь ветряная электростанция отличается высокой начальной стоимостью.

Кроме того, в разных частях Земли в разное время ветер дует по‑разному. При строительстве ветряных электростанций необходимо предварительное исследование и разработка карты ветров, что увеличивает стоимость такой электростанции.

Экологический аспект

Сторонники ветроэлектроэнергии постоянно подчеркивают, что по сравнению с вредным воздействием традиционных энергоисточников воздействие ветроэнергетики на экологию планеты ничтожно. Но риски есть.

Прежде всего, ветряки несут угрозу крылатым существам – птицам и летучим мышам. Некоторые исследователи утверждают, что ветряки принуждают некоторые виды птиц менять пути миграции, а кто не меняет, рискуют погибнуть от лопастей турбин. Например, в США, согласно данным Национальной академии наук этой страны, от них погибает от 20 тыс. до 37 тыс. птиц ежегодно.

Причина гибели летучих мышей сложнее: способность к эхолокации, как правило, позволяет им не попадать на лопасти, но они залетают в область низкого давления, тянущуюся за вращающейся лопастью. От внезапного попадания в почти безвоздушное пространство лопаются капилляры в легких, и зверек гибнет.

Наконец, есть версия, что ветровые электростанции вредят и людям. Так, многие живущие поблизости от них жалуются на постоянный шум. Ветряные турбины действительно создают шум, сравнимый с шумом автомобиля, движущегося со скоростью 70 км / ч, что вызывает дискомфорт для людей и отпугивает животных.

Другая неожиданная особенность ветряных энергоустановок проявилась в том, что они оказались источником достаточно интенсивного инфразвукового шума, неблагоприятно воздействующего на человеческий организм, вызывающего постоянное угнетенное состояние, сильное беспричинное беспокойство и жизненный дискомфорт. Как показал опыт эксплуатации большого числа ветряных установок в США, этот шум не выдерживают ни животные, ни птицы, покидая район размещения станции, т. е. территории самой ветровой станции и примыкающие к ней становятся непригодными для жизни.

Американский педиатр Нина Пьерпонт утверждает: близость ветроустановок вызывает у некоторых людей мигрень, головокружение, беспокойство, тахикардию, давление в ушах и тошноту, а также ухудшает зрение и даже пищеварение. Она даже выявила так называемый «синдром ветрогенератора» – клиническое наименование ряда симптомов, которые наблюдаются у многих (но не у всех) людей, живущих вблизи промышленных ветровых турбин.

По мнению врача, к проблемам приводит нарушение вестибулярной системы внутреннего уха низкочастотным шумом от турбин ветрогенераторов. Проще говоря, инфразвуком. Низкочастотный шум от турбин стимулирует выработку ложных сигналов в системе внутреннего уха, которые и приводят к головокружению и тошноте, а также к проблемам с памятью, тревожности и панике. Инфра­звук, вследствие большой длины волны, свободно обходит препятствия и может распространяться на большие расстояния без значительных потерь энергии. Поэтому инфра­звук можно рассматривать как фактор, загрязняющий окружающую среду. Таким образом, если ветрогенераторы приводят к выработке инфразвука, то они все же не являются чистым источником энергии, поскольку загрязняют окружающую среду. А отфильтровать инфразвук намного сложнее, чем обычный звук. Устанавливаемые звуковые фильтры не позволяют экранировать его полностью.

Впрочем, «синдром ветрогенератора» не признается официально. Критики Пьерпонт говорят, что написанная ею книга не рецензировалась и была издана самостоятельно, а ее выборка субъектов для исследований слишком мала и не имеет контрольной группы для сравнения. Многие специалисты заявляют, что термин «синдром ветрогенератора» распространяется группами активистов, выступающими против ветропарков. А некоторые исследования объясняют синдром ветрогенератора силой внушения. (Справедливости ради надо заметить, что те же аргументы приводятся в ответ на критику более традиционных видов энергии, например атомной, которым противопоставляется энергия ветра.)

Однако, несмотря на критику синдрома, люди очень часто жалуются на головные боли, бессонницу, звон в ушах, которые связываются с ветрогенераторами. Не зря рядом с ветропарками исчезают животные. Чтобы выявить реальные угрозы, необходимы дополнительные исследования.

Ветрогенераторы ведут мир к апокалипсису?

Есть и еще более серьезные опасения. Согласно некоторым исследованиям, развертывание ветро­энергетики хотя бы до 33 процентов от уровня нынешней мировой электрогенерации приведет к худшим последствиям для климата, чем удвоение содержания углекислого газа в атмосфере. Между тем, по современным научным представлениям, удвоение содержания углекислого газа в атмосфере неизбежно вызовет поистине катастрофические изменения климата и массовое вымирание видов.

Как же ученые пришли к подобным выводам? Дело в том, что каждая ветряная турбина создает прямо за собой «ветряную тень» – область, в которой воздух замедлен в сравнении со своей естественной скоростью в этом районе. Вот отчего ветряки на ВЭС расставляют с существенными «зазорами»: в противном случае слишком близкие соседи снизят эффективность друг друга.

Если бы мы покрыли всю Землю ветряными турбинами, считают исследователи, такая энергосистема «могла бы генерировать огромные количества энергии, намного больше, чем 100 ТВт, но в этой точке, как подсказывает климатическое моделирование, ее влияние на глобальные ветра и, следовательно, климат стало бы очень суровым».

Напомним, что именно ветер «отвечает» в мировой атмосфере за перенос тепла из жарких, тропических частей земного шара в более холодные, высокие широты (и в Россию в том числе). Снижение их скорости, неизбежное при вращении ветряков, ведет к падению интенсивности такого теплопереноса. Словом, теоретически слишком бурное развитие ветроэнергетики может привести к росту средних температур летом и их падению зимой. А значит, к экологической катастрофе планетарных масштабов.

Сложно сказать, правда ли это, однако, на мой взгляд, даже малейшее подозрение в столь негативном воздействии на экологию Земли требует дополнительных исследований. Возможно, мы наблюдаем не рассвет ветряной энергетики, а ее апогей, за которым ветряную энергетику ждут увядание и забвение.

Прибрежная (оффшорная) ветряная энергетика — Возобновляемая энергия и ресурсы

Во многих точках нашей планеты в прибрежной зоне континентов и островов дуют постоянные сильные ветра, чья энергия может быть использована человечеством для производства высокорентабельного, экологически чистого электричества. Ветряные электростанции, построенные в неглубокой зоне морей называют оффшорными (от английского «offshore» — «на некотором расстоянии от берега»), а также прибрежными, морскими, шельфовыми или водными (надводными). Это одна из наиболее перспективных областей возобновляемой энергетики, в частности ветряной энергетики, в которую уже осуществляются миллиардные вложения.

Плавающая прибрежная ветряная генерация

На данный момент наиболее распространены морские ветряные турбины, чье основание жестко крепится к морскому дну на небольшой глубине шельфовых зон морей, однако параллельно ведутся разработки в области строительство ветряных турбин на плавающем основании.

Мировой рынок прибрежной ветряной энергетики

Производство энергии из источников прибрежной ветряной генерации увеличилось в пять раз в 2010-2015 гг. Этот сегмент особенно интенсивно развивается в Европе, в странах с обширным выходом к морю таких как Великобритания (где, по оценкам, сосредоточено до 30% всех ветряных ресурсов ЕС), Дания, Бельгия, Германия. Наиболее плотно здесь конкурируют производители ветрооборудования Siemens Gamesa и MHI Vestas.

В 2018 году количество введенных новых мощностей прибрежной ветряной энергетики в мире составило 4,3 ГВт.

Большая часть инвестиций в возобновляемую энергетику — 25,7 млрд долл — пришлась в 2018 году на прибрежную ветряную генерацию, 14% рост по сравнению с предыдущим годом. Часть проектов располагается в Европе, в том числе Moray Firth East мощностью 950 МВт стоимостью 3,3 млрд долл, а также 13 оффшорных ветряных проекта в Китае совокупной мощностью 1,7 ГВт и стоимостью 11,4 млрд долл.

По данным доклада МЭА по оценке успехов в области внедрения технологий возобновляемой энергетики в мире Tracking Clean Energy Progress 2017, в 2016 году в области прибрежной ветряной энергетики рекордно низкие цены были достигнуты в Нидерландах (55-73 долл США за МВт/ч) и Дании (65 долл США за МВт/ч).

Перспективы прибрежной ветряной электроэнергетики в мире

По состоянию на конец 2010-х годов установленная мощность прибрежных ветряных электростанций в Европе находится на уровне около 15 ГВт, а глобальный потенциал составляет более 100 ГВт к 2030 году. Из этого числа плавающие морские ветроэлектростанции составят 10% рынка.

Затраты на производство энергии оффшорными ветряными электростанциями снизятся на 77% к 2040 году.

История прибрежной ветряной энергетики

Первая ветряная электростанция водного типа Vindeby была построена в 1991 году неподалеку от побережья Дании совместными усилиями датской компании DONG (нынешнее название — Ørsted) и немецкой Siemens.

Строительство надводной ветряной электростанции с фиксированным основанием

Установка монофундаментных столбов для ветряной турбины

Для установки ветряной турбины необходим прочно вкопанный в морское дно фундамент. Чаще всего для этого используются заранее произведенные полые монофундаментные столбы. Эти трубы диаметром около 5 метров, длиной до 72 метров и весом от 300 до 550 тонн настолько огромны, что доставить их на корабле — очень сложная задача, поэтому чаще всего их просто сплавляют до места установки, предварительно герметично закрыв оба отверстия. На строительной площадке каждая из труб-фундаментов врывается специальным плавающим краном в морское дно на глубину 35 метров, что занимает приблизительно три часа. Перед тем как вбивать монофундаментные столбы специальным звуком распугивают морских животных вокруг места строительства. После окончания установки конец трубы остается торчать из воды.

Установка базы для турбинной вышки

В верхней части каждого однофундаментного столба устанавливается переходной сегмент, который оснащен механизмом якорного крепления, 25-метровой лестницей, платформой, входной дверью и трубами для защиты силовых кабелей от воды. Переходные сегменты доставляются с берега и устанавливаются специальной подъемной платформой, которая затем корректирует точность их вертикальной установки с максимальной погрешностью 0,3 градуса.

Сборка и установка вышки и ротора ветряной турбины

Каждая из ветряных турбин вначале собираются на земле, поскольку осуществлять подобные работы в воде крайне затруднительно. Две части башни турбинного генератора, гондола (обтекатель) и головка винта скрепляются, после чего на суше же происходит энергетический тест установки. Затем собранная ветряная турбина транспортируется на платформе к месту строительства вместе с лопастями винта, башня устанавливается в гнездо переходного сегмента фундамента, затем к ней крепятся лопасти ротора. В благоприятных погодных условиях сбор одного ветряного турбинного генератора может занять около шести часов.

Соединение турбин между собой, надводная и наземная станции высокого напряжения

Между собой турбины соединяются в единую электросеть высоковольтными кабелями, которые затем надежно закапываются в морское дно. Эта сеть подсоединяется в надводной станции высокого напряжения, которая трансформирует напряжение в 150 кВт для избежания потерь при передаче на дальние расстояния. Станция высокого напряжения располагается примерно в середине ветряной электростанции, от нее до берега тянется многокилометровый кабель толщиной в несколько десятков сантиметров, по которому полученное электричество доставляется до наземной станции высокого напряжения, которая передает его в общую сеть.

Последние новости области прибрежной ветряной генерации

Организации, работающие в сфере надводной ветряной энергетики

Компании, работающие в сфере оффшорной ветряной энергетики

Проекты прибрежной ветряной энергетики по всему миру

  • Ajos (Айос) — наземно-прибрежная ветряная электростанция — 42,4 МВт, Финляндия, 2017
  • Anholt (Анхольт) — прибрежная ветряная электростанция — 400 МВт, Дания, 2013
  • Arkona (Аркона) — прибрежная ветряная электростанция — 385 МВт, Германия, 2019
  • Barrow (Бэрроу) — прибрежная ветряная электростанция — 90 МВт, Великобритания, 2006
  • Belwind (Белвинд) — прибрежная ветряная электростанция — 165 МВт, Бельгия, 2010
  • Block Island (Блок Айленд) — прибрежная ветряная электростанция — 30 МВт, США, 2016
  • Borkum Riffgrund 1 (Боркум Риффгрунд 1) — прибрежная ветряная электростанция — 312 МВт, Германия, 2015
  • Borkum Riffgrund 2 (Боркум Риффгрунд 2) — прибрежная ветряная электростанция — 450 МВт, Германия, 2019
  • Borssele 1 и 2 (Борселе 1 и 2) — наземные ветряные электростанции — 752 МВт, Нидерланды, 2020
  • Burbo Bank (Бурбо Бэнк) — прибрежная ветряная электростанция — 90 МВт, Великобритания, 2007
  • Burbo Bank Extension (Бурбо Бэнк Экстеншен) — прибрежная ветряная электростанция — 258 МВт, Великобритания, 2017
  • Choshi (Тоси) — прибрежная ветряная электростанция — Япония
  • Coastal Virginia (Коустал Вирджиния) — прибрежная ветряная электростанция — 12 МВт, США, 2020
  • DanTysk (ДанТыск) — прибрежная ветряная электростанция — 288 МВт, Германия, 2015
  • Dogger Bank (Доггер-Бaнк) — прибрежные ветряные электростанции — 3.6 ГВт, Великобритания, 2023
  • Dudgeon (Даджен) — прибрежная ветряная электростанция — 402 МВт, Великобритания, 2017
  • Empire Wind (Эмпайр Винд) — прибрежная ветряная электростанция — 816 МВт, США, 2024
  • Global Tech 1 (Глобал Тех 1) — прибрежная ветряная электростанция — 400 МВт, Германия, 2015
  • Gode Wind 1, 2 (Годе Винд 1 и 2) — прибрежные ветряные электростанции — 582 МВт, Германия, 2016
  • Greater Changhua (Большой Чжанхуа) — прибрежные ветряные электростанции — 900 МВт, Тайвань
  • Gunfleet Sands 1 и 2 (Ганфлит Сэндс 1-2) — прибрежные ветряные электростанции — 173 МВт, Великобритания, 2010
  • Horns Rev 2 (Хорнс Рев 2) — прибрежная ветряная электростанция — 209 МВт, Дания, 2009
  • Hornsea (Хорнси) — прибрежные ветряные электростанции — 5 ГВт, Великобритания, 2020
  • Lincs (Линкс) — прибрежная ветряная электростанция — 270 МВт, Великобритания, 2013
  • London Array (Лондон Эррей) — прибрежная ветряная электростанция — 630 МВт, Великобритания, 2013

Ветряные мельницы для электричества польза

По оценкам специалистов, в Европе в ближайшие 10 лет объем выработанной энергии ветра возрастет на 140 ГВт. Ветер, как неисчерпаемый источник экологически чистой энергии, находит все более широкое применение. Однако наряду с неоспоримыми плюсами ветроэнергетика имеет и свои минусы, пишет eprussia.ru. Согласно некоторым исследованиям, развертывание ветро­энергетики хотя бы до 33 процентов от уровня нынешней мировой электрогенерации приведет к худшим последствиям для климата, чем удвоение содержания углекислого газа в атмосфере. Между тем, по современным научным представлениям, удвоение содержания углекислого газа в атмосфере неизбежно вызовет поистине катастрофические изменения климата и массовое вымирание видов.

Обо всем по порядку

Что такое ветряная энергетика? По сути, энергия ветра – это преобразованная в кинетическую энергию молекул воздуха энергия солнца. Проще говоря, энергия ветра, как и энергия волн, – это разновидность солнечной энергии, энергии, которая будет нам доступна столько времени, сколько будут существовать Солнце и наша планета.

Энергию ветра люди научились использовать еще в древности. Так, уже в Древнем Египте ветер использовали для помола зерна, а в Вавилоне и Китае – для осушения полей. Наконец, в XX веке ветер стали использовать непосредственно для получения электроэнергии. Сторонники ветро­энергетики заявляют о сплошных плюсах подобного подхода: отмечают ничтожную стоимость эксплуатации ветряной электростанции, то, что ветряная энергетика соответствует всем условиям, необходимым для причисления ее к экологически чистым методам производства.

Недовольные соседи

Однако противники ветряной энергетики находят в ней и недостатки. Причем если некоторые из них по сравнению с вредом, причиняемым традиционными источниками энергии, незначительны, то другие заставляют серьезно задуматься о дальнейших перспективах ветряной отрасли.

Начнем с простейших из них. Например, многие считают, что ветряки, торчащие здесь и там, портят вид местности. Поэтому соседи могут воспротивиться сооружению ветряной турбины (это называется «синдромом отчужденности»). Кроме того, лопасти винтов при работе издают шум, который раздражает живущих по соседству (при этом малые ветряные турбины, часто устанавливаемые в непосредственной близости от жилья, шумят сильнее – скорость их вращения выше, чем у крупных турбин, и они находятся ближе к земле). А отсутствие согласия соседей на установку турбины может поставить крест на ваших планах получать энергию от ветра.

Между прочим, у соседей могут быть и вполне рациональные причины невзлюбить ветряк. Так, есть мнение, что турбины создают помехи, ухудшающие прием радио- и телепередач. Кроме того, на многих негативно воздействует и постоянное мелькание солнечного света, прерываемого лопастями или отражающегося от них. При определенной частоте мельканий у некоторых людей даже возникают эпилептические припадки.

Финансовый аспект

Есть у ветряных электростанций минусы и посерьезнее. Не стоит забывать, что ветер – неустойчивый источник энергии. Сила ветра весьма переменчива и зачастую непредсказуема, что требует использования дополнительного буфера для накапливания избыточной электроэнергии или дублирования источника для подстраховки.

Если говорить о малой генерации, то даже лучшие образцы автономных ветроэлектростанций могут обеспечить регулярное производство только небольшого количества электроэнергии. К тому же малые ветряные турбины не работают при слишком сильном ветре, а гроза, ураган или снежный буран могут такую турбину повредить. Все это приводит к тому, что если малые ветроэлектростанции и окупаются, то очень долго.

Впрочем, и с «большой» ветряной энергетикой не все так просто. Несмотря на массовое производство, стоимость строительства современной ветряной электростанции велика. При этом ветряные электростанции, как правило, простираются на обширные территории и находятся в отдалении от потребителя, что создает дополнительные расходы на транспортировку энергии. Сохранение избыточной энергии, выработанной ветряными турбинами, также требует дополнительных решений: аккумуляторов или преобразователей в другие виды энергии. То есть для того, чтобы получать «бесплатную» энергию ветра, вначале придется хорошо заплатить, ведь ветряная электростанция отличается высокой начальной стоимостью.

Кроме того, в разных частях Земли в разное время ветер дует по‑разному. При строительстве ветряных электростанций необходимо предварительное исследование и разработка карты ветров, что увеличивает стоимость такой электростанции.

Экологический аспект

Сторонники ветроэлектроэнергии постоянно подчеркивают, что по сравнению с вредным воздействием традиционных энергоисточников воздействие ветроэнергетики на экологию планеты ничтожно. Но риски есть.

Прежде всего, ветряки несут угрозу крылатым существам – птицам и летучим мышам. Некоторые исследователи утверждают, что ветряки принуждают некоторые виды птиц менять пути миграции, а кто не меняет, рискуют погибнуть от лопастей турбин. Например, в США, согласно данным Национальной академии наук этой страны, от них погибает от 20 тыс. до 37 тыс. птиц ежегодно.

Причина гибели летучих мышей сложнее: способность к эхолокации, как правило, позволяет им не попадать на лопасти, но они залетают в область низкого давления, тянущуюся за вращающейся лопастью. От внезапного попадания в почти безвоздушное пространство лопаются капилляры в легких, и зверек гибнет.

Наконец, есть версия, что ветровые электростанции вредят и людям. Так, многие живущие поблизости от них жалуются на постоянный шум. Ветряные турбины действительно создают шум, сравнимый с шумом автомобиля, движущегося со скоростью 70 км / ч, что вызывает дискомфорт для людей и отпугивает животных.

Другая неожиданная особенность ветряных энергоустановок проявилась в том, что они оказались источником достаточно интенсивного инфразвукового шума, неблагоприятно воздействующего на человеческий организм, вызывающего постоянное угнетенное состояние, сильное беспричинное беспокойство и жизненный дискомфорт. Как показал опыт эксплуатации большого числа ветряных установок в США, этот шум не выдерживают ни животные, ни птицы, покидая район размещения станции, т. е. территории самой ветровой станции и примыкающие к ней становятся непригодными для жизни.

Американский педиатр Нина Пьерпонт утверждает: близость ветроустановок вызывает у некоторых людей мигрень, головокружение, беспокойство, тахикардию, давление в ушах и тошноту, а также ухудшает зрение и даже пищеварение. Она даже выявила так называемый «синдром ветрогенератора» – клиническое наименование ряда симптомов, которые наблюдаются у многих (но не у всех) людей, живущих вблизи промышленных ветровых турбин.

По мнению врача, к проблемам приводит нарушение вестибулярной системы внутреннего уха низкочастотным шумом от турбин ветрогенераторов. Проще говоря, инфразвуком. Низкочастотный шум от турбин стимулирует выработку ложных сигналов в системе внутреннего уха, которые и приводят к головокружению и тошноте, а также к проблемам с памятью, тревожности и панике. Инфра­звук, вследствие большой длины волны, свободно обходит препятствия и может распространяться на большие расстояния без значительных потерь энергии. Поэтому инфра­звук можно рассматривать как фактор, загрязняющий окружающую среду. Таким образом, если ветрогенераторы приводят к выработке инфразвука, то они все же не являются чистым источником энергии, поскольку загрязняют окружающую среду. А отфильтровать инфразвук намного сложнее, чем обычный звук. Устанавливаемые звуковые фильтры не позволяют экранировать его полностью.

Впрочем, «синдром ветрогенератора» не признается официально. Критики Пьерпонт говорят, что написанная ею книга не рецензировалась и была издана самостоятельно, а ее выборка субъектов для исследований слишком мала и не имеет контрольной группы для сравнения. Многие специалисты заявляют, что термин «синдром ветрогенератора» распространяется группами активистов, выступающими против ветропарков. А некоторые исследования объясняют синдром ветрогенератора силой внушения. (Справедливости ради надо заметить, что те же аргументы приводятся в ответ на критику более традиционных видов энергии, например, атомной, которым противопоставляется энергия ветра.)

Однако, несмотря на критику синдрома, люди очень часто жалуются на головные боли, бессонницу, звон в ушах, которые связываются с ветрогенераторами. Не зря рядом с ветропарками исчезают животные. Чтобы выявить реальные угрозы, необходимы дополнительные исследования.

Ветрогенераторы ведут мир к апокалипсису?

Есть и еще более серьезные опасения. Согласно некоторым исследованиям, развертывание ветро­энергетики хотя бы до 33 процентов от уровня нынешней мировой электрогенерации приведет к худшим последствиям для климата, чем удвоение содержания углекислого газа в атмосфере. Между тем, по современным научным представлениям, удвоение содержания углекислого газа в атмосфере неизбежно вызовет поистине катастрофические изменения климата и массовое вымирание видов.

Как же ученые пришли к подобным выводам? Дело в том, что каждая ветряная турбина создает прямо за собой «ветряную тень» – область, в которой воздух замедлен в сравнении со своей естественной скоростью в этом районе. Вот отчего ветряки на ВЭС расставляют с существенными «зазорами»: в противном случае слишком близкие соседи снизят эффективность друг друга.

Если бы мы покрыли всю Землю ветряными турбинами, считают исследователи, такая энергосистема «могла бы генерировать огромные количества энергии, намного больше, чем 100 ТВт, но в этой точке, как подсказывает климатическое моделирование, ее влияние на глобальные ветра и, следовательно, климат стало бы очень суровым».

Напомним, что именно ветер «отвечает» в мировой атмосфере за перенос тепла из жарких, тропических частей земного шара в более холодные, высокие широты (и в Россию в том числе). Снижение их скорости, неизбежное при вращении ветряков, ведет к падению интенсивности такого теплопереноса. Словом, теоретически слишком бурное развитие ветроэнергетики может привести к росту средних температур летом и их падению зимой. А значит, к экологической катастрофе планетарных масштабов.

Сложно сказать, правда ли это, однако, на мой взгляд, даже малейшее подозрение в столь негативном воздействии на экологию Земли требует дополнительных исследований. Возможно, мы наблюдаем не рассвет ветряной энергетики, а ее апогей, за которым ветряную энергетику ждут увядание и забвение.

ТОП 7 самых мощных ВЭС Украины

В 2019 году состоялось два выдающихся события в национальном ветроэнергетическом секторе Украины. Во-первых, Украина стала членом международного «гигаваттного клуба» стран, установленная ​​ветроэнергетическая мощность которых превышает 1000 МВт. Во-вторых, 2019 был юбилейным в развитии возобновляемой энергетики. Объявленный в 2018 году постепенный переход от привычного «зеленого» тарифа к аукционам стал значительным толчком к ускорению темпов проектирования и ввода в эксплуатацию новых ветроэнергетических объектов. По данным Украинской ветроэнергетической ассоциации, ветроэнергетические объекты суммарной мощностью 5,55 ГВт получили разрешения на строительство и подписали договоры на купли-продажи электроэнергии по «зеленому» тарифу (PPA) с ГП «Гарантированный покупатель». Благодаря такому росту, на сегодня Украина имеет три ВЭС, мощность которых выше 100 МВт. В этой статье представлен ТОП 7 самых мощных ВЭС Украины в настоящее время.

Ботиевская ВЭС

Ботиевская ВЭС, построенная в 2014 году энергетическим холдингом ДТЭК и до сих пор занимает почетное первое место среди крупнейших ВЭС в Украине. Каждый хоть раз слышал новость о Ботиевской ВЭС, которая на момент установки входила в пятерку мощнейших в Европе. 64 турбин Vestas V-112 3 МВт каждая, общей мощностью 200 МВт, с ежегодным выработкой энергии около 686 млн кВт·ч. В 2014 году на Ботиевской ВЭС была зафиксирована максимальная скорость ветра — 40 м/с, но, к счастью, все ветротурбины выдержали шторм, несмотря на то, что каждая ВЭУ имеет достаточно большие габариты, например, высоту башни 94 м, а диаметр ротора 112 м.

Приморская ВЭС

1 ноября 2019 введена в эксплуатацию вторая очередь Приморской ВЭС компаний ДТЭК ВИЭ и GE Renewable Energy. Еще один гигант ветровой энергетики Украины от компании ДТЭК имеет в общем 52 ветротурбины (модели GE-130 и GE-137), единичной мощностью 3,8 МВт каждая. Высота башни 110 м, а диаметр ротора 137 м. В целом, ВЭС мощностью 200 МВт вырабатывает 650-700 млн кВт·ч энергии в год, тем самым сокращая выбросы СО2 на 700 тыс. тонн в год. Интересный факт, что ВЭС оборудована двумя цифровыми подстанциями 150/35/10 кВ, которые автоматически реагируют на неисправности или сбои в системе.

Мирненская ВЭС

Летом 2019 стартовало строительство ВЭС «Мирненская» общей мощностью 163 МВт на Херсонщине. Проект ВЭС, состоящий из 35 ветротурбин V-150 (это самые ветротурбины Vestas) мощностью 4,2 каждая и 4 ВЭУ той же модели по 4 МВт, воплощает компания WindKraft. Отмечалось, что стоимость одного комплекта ветровой установки стоит около 3 млн евро. Генерировать станция может около 574 млн кВт·ч энергии в год и сокращает выбросы на 455 тыс тонн СО2 ежегодно. Подключение к ОЭС Украины осуществляется за счет высоковольтной линии 150 кВ протяженностью около 22 км и подстанции 220/150/35 кВ «Каирка». Новая ВЭС обеспечивает электроэнергией Каланчакский район Херсонской области, ранее получал электроэнергию с подстанции «Титан», на данный момент расположенной в оккупированном Крыму. Третья по мощности ВЭС Украины расположится на землях Мирненский объединенной территориальной общины на площади 55 га. Этот проект стал новым дыханием для Херсонской области и, в частности, для Скадовского порта, который впервые за 4 года получил крупный контракт.

Орловская ВЭС

15 ноября 2019 была введена в эксплуатацию третья ВЭС энергетического холдинга ДТЭК мощностью 98,8 МВт. Инвестиции в Орловскую ВЭС составляют 131 млн евро и около 40 млн евро из них — это оборудование и услуги украинских подрядчиков. Расположена она в Приморском районе Запорожской области. Всего Орловская ВЭС имеет 26 ветротурбин V126 компании Vestas мощностью 3,8 МВт. Высота башни составляет 112 м, а диаметр ротора — 126 м. Ветровые для Орловской ВЭС стали крупнейшим грузом в истории порта Мариуполя. Заметно, что со строительством каждой следующей ветроэлектростанции, ДТЭК развивает все большие мощности единичной ВЭУ. Это связано с тем, что на генерацию ветротурбины влияет диаметр ее ротора — при той же скорости ветра турбина с большим диаметром ротора производит электроэнергии больше, а своей номинальной мощности достигает при меньшей скорости ветра.

Новотроицкая ВЭС

В Новотроицком районе Херсонской области в 2019 году завершили строительство еще двух очередей ВЭС мощностью 72,6 МВт. ВЭС состоит из 12 ветротурбин V126 мощностью 3,65 МВт каждая и 8 ВЭУ модели V136 мощностью 3,6 МВт компании Vestas. Общая высота каждой башни 117 м, при этом размах лопастей 126 м и 136 м. Финансирование предоставил Укргазбанк, а построила ветровую электростанцию ​​компания «Виндкрафт Таврия», которая входит в группу компаний «Виндкрафт».

Оверяновская ВЭС

Эта ветроэлектростанция находится на Херсонщине в пределах Генического района. ВЭС мощностью 68,4 МВт сокращает 210 тыс тонн выбросов СО2 в год. Ежегодная выработка электроэнергии ожидается около 266 млн кВт·ч энергии, что позволит обеспечить чистой электроэнергией 44 тысячи домохозяйств. В проекте использованы ВЭУ модели V136 компании Vestas.

Ветряной парк Новоазовский

Построен Ветряной парк «Новоазовский» еще в далеком 2011 году в Донецкой области и был первым ветроэнергетическим проектом в СНГ, профинансированным Европейским банком реконструкции и развития. Кредит на 20 лет в размере 48,8 миллионов евро был распределен так, что 33,3 миллиона евро являются кредитом ЕБРР, а остальные 15,5 — предоставлены Фондом чистых технологий. Ветряной парк «Новоазовский» состоит 23 ветротурбин FL2500-100 установленной мощностью 2,5 МВт каждая, производителем которых является немецкая компания Fuhrlaender AG. Интересно заметить, что построена ВЭС у побережья Азовского моря, стала образцовым проектом, в ходе реализации которого были учтены все требования ботаников, орнитологов, зоологов для уменьшения вредного влияния ВЭС на окружающую среду. ООО «Ветряной парк Новоазовский» входит в один из крупнейших в Украине ветроэнергетических холдингов «Ветряные парки Украины».

 

Итак, по состоянию на 2019 суммарная установленная мощность ветроэнергетических станций Украины составляет 1170 МВт и это 18,3% от доли сплошной установленной «зеленой» мощности Украины. По прогнозу Украинской ветроэнергетической ассоциации, до конца 2020 года суммарная установленная мощность ветровых станций, расположенных на материковой части Украины, может достичь 1600 МВт. Это означает около 450 МВт новых ВЭС. Благодаря «зеленому буму» 2019 года Украина выполняет свои международные обязательства, и имеет большие шансы достичь 11% ВИЭ в части генерации электроэнергии Украины. Однако, не нужно забывать, что ОЭС Украины без увеличения высокоманевренных и балансирующих мощностей не сможет оперировать большой долей ВИЭ. По расчетам Укрэнерго, максимальная установленная мощность СЭС и ВЭС, которую может принять ОЭС Украины без серьезных отклонений в работе, — 3000 МВт. В то же время, по данным регулятора, общая установленная мощность объектов ВИЭ на конец 2019 уже составила 6779 МВт!

Трекеры — системы ориентации солнечных батарей

Принцип получения электрической энергии с помощью ветра основан на преобразовании кинетической энергии воздушных атмосферных масс в энергию электрическую. Энергия ветра практически неограниченна, так как она имеет свойство регенерации в зависимости от солнечной активности.

В настоящее время ветроэнергетика развивается бурными темпами (о чем красноречиво свидетельствуют факты). К 2009 году мощность всех ветровых генераторов составила 157 гигаватт, а с 2000 года прирост этой электроэнергии вырос в 6 раз. Страной, лидирующей в мире по количеству электростанций, использующих энергию ветра и по темпам роста этой отрасли, является США. Американская ассоциация ветряной энергетики (AWEA) уже долгие годы проводит исследования в этой области энергетики. Согласно ее данным, США опередила все страны мира по мощности электростанций ветровой энергии. К 2008 году мощность всех ветровых электростанций в США выросла на 50%. Масштабы строительства электростанций, использующих энергию ветра впечатляют. Только за год было построено новых ветряных электростанций мощностью 8358МВт, а к концу 2008 года мощность всех электростанций энергии ветра в сумме составила 25170 МВт.

Немного об истории использования энергии ветра
Первые ветряные мельницы были построены в Персии в 200-м году до нашей эры. Они предназначались для размалывания зерна. Ветряные мельницы были не редкостью в странах Востока, а в Европу они «пришли», благодаря крестоносцам, в 13 веке. В 16 веке в Европе насосные станции для перекачки воды работали с помощью ветряной мельницы, которая приводила в действие лопасти насосов. В Нидерландах для осушения земель, которые были ограждены дамбами, применялись ветряные мельницы. После этого земля становилась пригодной для возделывания сельскохозяйственных культур. Только лишь в 19 веке в Дании изобрели ветряные мельницы, задачей которых было получение электрической энергии.

Самая первая ветровая электростанция обязана своим рождением 1890 году. Через 18 лет в стране было уже 72 электростанции, использующих энергию ветра, но мощность их была невелика — от 5 и до 25 Квт . Малая мощность первых ветровых электростанций соседствовала с громоздкостью этих сооружений( башня высотой 24 метра, роторы из 4 — х лопастей диаметром 23 метра). С 1940 по 1970 годы энергетика силы ветра переживала не лучшие времена. Дело в том, что в это время наблюдалось бурное развитие электросетей передающего и распределительного типа, которые поставляли недорогую электроэнергию и, которая была вне зависимости от капризов погоды.
Ветровая электроэнергетика переживает свое вторе рождение, начиная с 1980 года, когда все были заняты поисками источников экологически чистой электроэнергии. В Калифорнии такие разработки даже имели право на налоговые льготы.

Современные методы извлечения энергии с помощью ветра
Для приведения в действие современных ветрогенераторов необходимо стартовой силы ветра от 3 до 25 метров в секунду. Охват пространства лопастями ветряка (площадь этого пространства) влияет на его мощность. Для примера приведем турбины ветряка мощностью 3 Мвт, производимые датской фирмой Vestas. Высота их — 115 метров, башня имеет высоту 70 метров, а диаметр лопастей — 90 метров. Ветровые генераторы с тремя лопастями стали популярны во всем мире, по сравнению с более редкими двух — лопастными генераторами.

Экономия и ветроэнергетика
Производство электроэнергии с помощью ветра, с точки зрения экономии имеет ряд преимуществ. Во-первых, ветряк не использует полезные ископаемые — источники топлива, количество которых ограничено и неуклонно уменьшается. Экономия топлива огромна. За 20 лет работы генератора — ветряка мощностью 1 Мвт, экономится 29000 тонн угля или же 92000 баррелей нефти. Во — вторых, это низкая себестоимость получаемой электроэнергии. Она зависит от скорости ветра и составляет 0,026 — 0,048 долларов за 1 кВт /час (по данным США). Причем себестоимость с увеличением мощности ветряка в 2 раза уменьшается на 15%.

Перспективы развития ветровой электроэнергетики (пример США)
Данные AWEA свидетельствуют, что только в 2004 году в США мощность малых ветрогенераторов составила 30 МВт. В 2006 году продажа составила 6807 малых ветрогенераторов, суммарной мощностью 17543кВт и стоимостью 56082850 долларов, что составляет примерно 3200 долларов за 1 кВт мощности. По итогам 2006 года на долю ветряков небольшой мощности, установленных в сельской местности приходился 51 %, установленных на фермах — 19 %, установленных на предприятиях малого бизнеса — 10 %, установленных в школах и других общественных зданиях −10%. Перспективными для внедрения ветровой электроэнергетики являются районы со стоимостью электрической энергии больше 0,1 доллара за кВт час В 2006 году себестоимость электроэнергии, вырабатываемой ветром, составила 0,1 — 0, 11 доллара за кВт. час. Ожидаемый прогноз снижения себестоимости на предстоящие 5 лет (до 0,07 долларов за кВт час) еще раз говорит о преимуществах такого вида получения электроэнергии. По прогнозам Американской ассоциации ветряной энергетики мощность всех ветряных электростанций вырастет до 50000МВт, что составит 3% от мощности всех электростанций страны. Ветрогенераторы планируется установить в 15 миллионах домов и на 1 миллионе промышленных предприятий. Предполагаемая занятость на предприятиях ветроэнергетики составит 10 тысяч человек. Доход от услуг и продукции этой отрасли составит ежегодно более чем 1 миллиард долларов.

Ветроэнергетика и экология
Атмосферные выбросы. По сравнению с традиционными источниками получения электроэнергии, выбрасывающими в воздух 1800 тонн окиси углерода, 9 тонн двуокиси углерода и около 4 тонн двуокиси азота, ветрогенераторы вовсе не выделяют токсичных газов. Согласно данным Global Wind Energy Council к 2050 году благодаря развитию ветроэнергетики выброс углекислого газа в атмосферу сократится на полтора миллиарда тонн.
Шум. Ветряки являются источниками двух видов шума — механического (от работы механизма и электрических составляющих) и аэродинамического (шума от воздействия ветра на лопасти ветряка). В современных ветрогенераторах уровень механического шума практически сведен к нулю. Измерения механического и аэродинамического шума ветрогенератора сложны, так как трудно разделить уровень шума самого ветряка и уровень шума ветра. В настоящее время введены регламенты на уровень шума ветряков в таких странах как Великобритания, Германия, Нидерланды и Дания. В дневное время уровень шума ветрогенератора не должен быть более 45 дБ, а в ночное время — не более 35 дБ.

Опасность радиопомех
Что касается ветрогенераторов, то помехи в приеме радиосигнала создаются их металлическими элементами. Чем крупнее ветрогенератор, тем большие помехи для радиосигнала он может создавать.

house-nn

Ветровую электростанцию на 500 МВт построят в Навоийской области – Газета.uz

Ветряная электростанция Masdar в Иордании.

Фото: thenationalnews.com

Президент утвердил инвестиционное соглашение между правительством Узбекистана и эмиратской Masdar о строительстве ветряной электростанции мощностью 500 МВт в Навоийской области.

23 декабря 2020, 12:20   Экономика  

Инвестиционное соглашение о строительстве и эксплуатации ветряной электростанции мощностью 500 МВт в Навоийской области утверждено постановлением президента Узбекистана от 22 декабря.

Соглашение о реализации этого проекта было подписано с эмиратской компанией Masdar (Abu Dhabi Future Energy Company) в январе, тогда сообщалось, что мощность электростанции составит 400 МВт. В проект привлекут прямые иностранные инвестиции в размере в 600 млн долларов.

Для реализации инвестпроекта Masdar создало в Узбекистане иностранное предприятие Shamol Zarafshan Energy, которое выступает как проектная компания.

В июне «Национальные электрические сети Узбекистана» и Masdar заключили соглашение о закупке электрической энергии, в соответствии с которым Shamol Zarafshan Energy приняла на себя обязательства по гарантированной продаже произведенной электроэнергии Узбекистану. Это соглашение также утверждено постановлением президента от 22 декабря.

В дальнейшем проектная компания и «Национальные электрические сети Узбекистана» проведут отбор международной независимой инжиниринговой компании для реализации инвестпроекта.

В начале года сообщалось, что запуск объекта намечен на 2022 год.

Напомним, Masdar (ОАЭ) также построит в 35 км от Навои солнечную электростанции мощностью 100 МВт. Ожидается, что она начнет поставлять энергию в электрические сети Узбекистана в 2021 году.

Подпишитесь на наш Telegram

Где используется энергия ветра

Ветряные электростанции требуют тщательного планирования

Эксплуатация ветряной электростанции сложнее, чем просто установка ветряных турбин в ветреной местности. Владельцы ветряных электростанций должны тщательно спланировать, где разместить ветряные турбины, и должны учитывать, как быстро и как часто дует ветер на площадке.

Подходящими местами для ветряных турбин являются места, где среднегодовая скорость ветра составляет не менее 9 миль в час (миль в час) или 4 метра в секунду (м/с) для небольших ветряных турбин и 13 миль в час (5.8 м/с) для коммунальных турбин. Благоприятные места включают вершины гладких округлых холмов; открытые равнины и вода; и горные ущелья, которые направляют и усиливают ветер. Ветровые ресурсы, как правило, более благоприятны для производства электроэнергии на больших высотах над земной поверхностью. Большие ветряные турбины размещаются на башнях высотой от 500 до 900 футов.

Карта ветровых ресурсов США

Источник: Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, США.С. Министерство энергетики (общественное достояние)

Нажмите, чтобы увеличить

Скорость ветра меняется ежечасно и сезонно

Энергетические ресурсы ветра меняются ежечасно и сезонно на всей территории Соединенных Штатов. Скорость ветра обычно меняется в течение дня и от сезона к сезону. Например, в Техачапи, штат Калифорния, где расположены многочисленные ветряные турбины, с апреля по октябрь ветер дует чаще, чем зимой, и обычно сильнее всего ветер во второй половине дня.Эти колебания являются результатом сильной жары в пустыне Мохаве в летние месяцы. По мере того, как горячий воздух над пустыней поднимается, более прохладный и плотный воздух над Тихим океаном устремляется через горный перевал Техачапи, чтобы занять его место. В Монтане сильные зимние ветры, дующие через долины Скалистых гор, зимой создают более сильные ветры.

К счастью, сезонные колебания скорости ветра в Калифорнии и Монтане соответствуют потребностям потребителей в электроэнергии в этих штатах.В Калифорнии люди потребляют больше электроэнергии днем ​​и летом. В Монтане зимой люди потребляют больше электроэнергии.

Расположение проектов ветроэнергетики в США

В 2021 году в 42 штатах были 1 проекты ветроэнергетики коммунального масштаба, которые вместе производили около 380 миллиардов киловатт-часов (кВтч). Пятью штатами с наибольшей выработкой электроэнергии за счет ветра в 2021 году были Техас, Айова, Оклахома, Канзас и Иллинойс.В 2021 году эти штаты вместе произвели около 56% всей выработки ветровой электроэнергии в США. 2

Ежемесячные и годовые данные о выработке электроэнергии в США на национальном уровне и на уровне штатов доступны в обозревателе данных по электроэнергии Управления энергетической информации США (EIA), а данные о почасовой выработке электроэнергии по источникам топлива/энергии для 48 нижних штатов по регионам доступны в Hourly Electric. Сетчатый монитор.

Международная ветроэнергетика

Мировое производство ветровой электроэнергии также значительно увеличилось за последние годы.В 1990 г. 16 стран произвели в общей сложности около 3,6 млрд кВтч ветровой электроэнергии. В 2010 г. 105 стран произвели около 340 млрд кВтч, а в 2020 г. 129 стран (включая Пуэрто-Рико) произвели около 1597 млрд кВтч ветровой электроэнергии.

В первую пятерку стран по выработке ветровой электроэнергии и их доли в общемировом производстве ветровой электроэнергии в 2020 году вошли:

  • Китай – 30%
  • США – 21%
  • Германия–8%
  • Великобритания–5%
  • Индия – 4%

Международный портал энергетической статистики EIA предоставляет данные о производстве ветровой электроэнергии по регионам и странам мира.

Ветряные турбины в океане

Источник: стоковая фотография (защищено авторским правом)

Оффшорная ветроэнергетика

Воды у побережья США обладают значительным потенциалом для производства электроэнергии за счет энергии ветра. В настоящее время в США действуют два проекта оффшорной ветроэнергетики: ветряная электростанция на Блок-Айленде у побережья Род-Айленда с генерирующей мощностью 30 мегаватт (МВт) и пилотный проект прибрежной ветроэнергетики в Вирджинии с генерирующей мощностью 12 МВт.Несколько ветровых проектов в водах штата и федеральных водах у восточного побережья США находятся на разных стадиях планирования и разработки. Европейские страны и Китай лидируют в мире по мощности оффшорной ветроэнергетики. Многие другие страны имеют и разрабатывают оффшорные ветроэнергетические проекты.

Последнее обновление: 30 марта 2022 г., самые последние годовые данные доступны на момент обновления.

Как работают ветряные турбины? | Блог

Корпорация Ball встречает половину своего нынешнего U.Энергетические потребности S. с энергией ветра.

 

Что такое энергия ветра?

Люди использовали силу ветра тысячи лет. Ветер двигал лодки по реке Нил, перекачивал воду и перемалывал зерно, поддерживал производство продуктов питания и многое другое. Сегодня кинетическая энергия и мощность естественных воздушных потоков, называемых ветром, широко используются для производства электроэнергии. Одна современная оффшорная ветряная турбина может генерировать более 8 мегаватт (МВт) энергии, что достаточно для чистого питания почти шести домов в течение года.Береговые ветряные электростанции вырабатывают сотни мегаватт, что делает энергию ветра одним из самых рентабельных, чистых и доступных источников энергии на планете.

Энергия ветра является самым дешевым крупномасштабным источником возобновляемой энергии и на сегодняшний день является крупнейшим источником возобновляемой энергии в США. В стране насчитывается около 60 000 ветряных турбин общей мощностью 105 583 мегаватт (МВт). Этого достаточно для электроснабжения более 32 миллионов домов!

График совокупной мощности ветра в США, данные предоставлены Американской ассоциацией ветроэнергетики (AWEA).

Преимущества энергии ветра:

  1.  Ветряные турбины обычно возмещают выбросы углерода в течение всего срока службы, связанные с их развертыванием, менее чем за год, прежде чем обеспечить до 30 лет практически безуглеродного производства электроэнергии.
  2. Энергия ветра помогает сократить выбросы углекислого газа — в 2018 году удалось избежать выбросов CO2 на 201 миллион метрических тонн.
  3. Энергия ветра обеспечивает налоговые поступления сообществам, в которых реализуются проекты. Например, государственные и местные налоговые платежи от ветровых проектов в Техасе составили 237 миллионов долларов.
  4. Ветроэнергетика способствует созданию рабочих мест, особенно во время строительства. В 2018 году в отрасли было создано 114 000 рабочих мест в США.
  5. Энергия ветра обеспечивает стабильный дополнительный источник дохода: проекты по ветровой энергии ежегодно приносят более 1 миллиарда долларов государственным и местным органам власти и частным землевладельцам.

 

Как выглядит проект ветроэнергетики?

Ветроэнергетический проект или ферма относится к большому количеству ветряных турбин, которые построены близко друг к другу и функционируют так же, как электростанция, отправляя электроэнергию в сеть.

Фотография ветряных турбин в рамках проекта Frontier Windpower II в Оклахоме

Проект Frontier Windpower I в округе Кей, штат Оклахома, работает с 2016 года и расширяется за счет проекта Frontier Windpower II . После завершения строительства Frontier I и II будут генерировать в общей сложности 550 мегаватт энергии ветра — этого достаточно для питания 193 000 домов.

Как работают ветряные турбины?

Схема компонентов стандартной ветряной турбины

Электроэнергия вырабатывается вращающимися ветряными турбинами, использующими кинетическую энергию движущегося воздуха, которая преобразуется в электричество.Основная идея заключается в том, что ветряные турбины используют лопасти для сбора потенциальной и кинетической энергии ветра. Ветер вращает лопасти, которые раскручивают ротор, соединенный с генератором для выработки электроэнергии.

Большинство ветряных турбин состоят из четырех основных частей:

 

  • Лезвия прикреплены к ступице, которая вращается вместе с лезвиями. Лопасти и ступица вместе образуют ротор.
  • В гондоле находятся редуктор, генератор и электрические компоненты.\
  • Башня удерживает лопасти ротора и генерирующее оборудование высоко над землей.
  • Фундамент удерживает турбину на земле.

 

Типы ветряных турбин:

Большие и малые турбины делятся на две основные категории в зависимости от ориентации ротора: турбины с горизонтальной осью и турбины с вертикальной осью.

Турбины с горизонтальной осью на сегодняшний день являются наиболее часто используемым типом ветряных турбин. Этот тип турбины приходит на ум при представлении энергии ветра, с лопастями, очень похожими на пропеллер самолета. Большинство этих турбин имеют три лопасти, и чем выше турбина и длиннее лопасть, тем больше электроэнергии вырабатывается.

Турбины с вертикальной осью больше похожи на взбивалку, чем на пропеллер самолета. Лопасти этих турбин прикреплены как вверху, так и внизу вертикального ротора. Поскольку турбины с вертикальной осью работают не так хорошо, как их горизонтальные аналоги, сегодня они встречаются гораздо реже.

Сколько электроэнергии производит турбина?

Это зависит. Размер турбины и скорость ветра, проходящего через лопасти ротора, определяют количество производимой электроэнергии.

За последнее десятилетие ветряные турбины стали выше, что позволило использовать более длинные лопасти и получить возможность использовать лучшие ветровые ресурсы, доступные на больших высотах.

Для сравнения: ветряная турбина мощностью около 1 мегаватта может производить достаточно чистой энергии примерно для 300 домов в год. Ветряные турбины, используемые на наземных ветряных электростанциях, обычно генерируют от 1 до почти 5 мегаватт. Скорость ветра обычно должна составлять примерно 9 миль в час или более, чтобы большинство ветряных турбин коммунального назначения начали производить электроэнергию.

Каждый тип ветряной турбины способен генерировать максимальную электроэнергию в пределах диапазона скоростей ветра, часто между 30 и 55 милями в час. Однако, если ветер дует меньше, производство обычно уменьшается экспоненциально, а не останавливается полностью. Например, количество генерируемой энергии уменьшается в восемь раз, если скорость ветра падает вдвое.

Кто занимается обслуживанием ветряных турбин?

Высококвалифицированные специалисты по ветровой энергии из Duke Energy Renewables поднимаются на сотни футов, чтобы выполнить техническое обслуживание турбин

Что происходит, когда возникает неисправность в высокой ветровой турбине? Ветротехники, такие как Рене Лопес и его товарищи по команде Duke Energy Renewables, поднимаются на вершину, чтобы быстро и безопасно починить ее.

Рене говорит, что, неся около 45 фунтов снаряжения и инструментов, опытным техникам может потребоваться 20 или более минут, чтобы добраться до гондолы, которая находится на высоте 300 футов в верхней части ветряной турбины.

Рене Лопес, техник по ветру в Duke Energy Renewables

Техник по ветру отвечает за поиск и устранение неисправностей и ремонт электроники и механизмов, обеспечивающих вращение лопастей. Каждый технический специалист проходит как минимум двухлетнюю техническую программу для получения сертификата, а затем проходит более 50 часов обучения, прежде чем его назначают на должность в полевых условиях.Безопасность также является постоянным и ежедневным вниманием к работе, потому что подъем на гондолу турбины может быть опасным. В Duke Energy Renewables практикуется, документируется и анализируется строгий режим безопасности, чтобы гарантировать, что безопасность остается главным приоритетом.

При надлежащем обучении технические специалисты также могут использовать дроны, чтобы упростить и сделать более безопасным осмотр высотного оборудования. Дроны могут приближать оборудование, что облегчает обнаружение небольших дефектов, таких как трещины на ветряной турбине, и снижает необходимость для техников взбираться на турбины и спускаться по лопастям.Это может быть особенно полезно, когда дороги мокрые или непроходимые.

Стоит ли рассматривать решения для ветроэнергетики?

Производство ветровой энергии остается одним из наименьших углеродных следов из всех источников энергии. Он играет важную роль в будущем энергоснабжения нашей страны, поддерживая энергетический переход нашего мира и растущий спрос на устойчивые энергетические ресурсы.

Ветер также является одним из лучших способов для корпораций, университетов, городов, коммунальных служб и других организаций быстро перейти на безэмиссионную энергию в масштабе.Одно соглашение о покупке виртуальной энергии (VPPA) может обеспечить от десятков до сотен мегаватт чистой нулевой электроэнергии на срок от 10 до 25 лет. В большинстве соглашений также ставится отметка о дополнительности, что означает чистые новые источники экологически чистой энергии, замещающие потенциально старые источники энергии с более высоким уровнем выбросов.

Какое место лучше всего подходит для проекта ветроэнергетики?

Существует шесть основных соображений для проектов в области ветроэнергетики:

  • Доступность ветра и желаемые местоположения
  • Воздействие на окружающую среду
  • Вклад сообщества и местные потребности в производстве возобновляемой энергии
  • Благоприятная политика на уровне штатов и на федеральном уровне
  • Наличие земли
  • Возможность подключения к электросети

Как и в случае с коммерческими солнечными фотоэлектрическими проектами, перед запуском ветроэнергетической установки необходимо получить разрешения.Этот важный шаг поможет определить, является ли проект финансово жизнеспособным и имеет ли он благоприятный профиль рисков. В конце концов, цель состоит в том, чтобы коммерческие ветровые проекты доставляли электроны в сеть на десятилетия вперед. Обеспечение финансовой устойчивости строителя И проекта обеспечит успех для поколения или более.

Почему бы не обзавестись собственной ветряной турбиной? Многие причины

Сегодня эта инициатива, Зеленый климатический фонд, является «пустой оболочкой», сказал г-н Бан в недавнем телефонном интервью.Пожизненный дипломат, который недавно стал президентом Глобального института зеленого роста, международной организации, базирующейся в Сеуле, Южная Корея, которая занимается развитием экологически чистой энергии, сказал, что надеется использовать следующую главу своей карьеры, чтобы помочь бедным странам выполнить свои обязательства. целей Парижского соглашения об изменении климата.

«Совершенно очевидно, что международное сообщество должно удвоить наши усилия по реализации Парижского соглашения об изменении климата», — сказал г-н Бан. В частности, заявил он, Соединенным Штатам при президенте Трампе необходимо изменить свое отношение к глобальному соглашению.

В рамках Парижского соглашения почти 200 стран, богатых и бедных, обязались сократить или ограничить выбросы парниковых газов, которые они производят в результате сжигания ископаемого топлива или вырубки лесов. Страны также обязались создать Зеленый климатический фонд, мобилизовав к 2020 году 100 миллиардов долларов как из государственных фондов, так и из частного сектора, чтобы помочь беднейшим странам.

Г-н Трамп сказал, что Парижское соглашение является плохой сделкой для Соединенных Штатов и что страна больше не будет выполнять свое обещание сократить выбросы по крайней мере на 26 процентов ниже уровня 2005 года к 2025 году или вносить деньги в климатический фонд.Бывший президент Барак Обама пообещал 3 миллиарда долларов в течение четырех лет и перед уходом со своего поста передал 1 миллиард долларов.

«США — самая богатая, самая могущественная страна-лидер номер один. Есть нормальное ожидание, что Соединенные Штаты получат одну треть из 100 миллиардов долларов», — сказал г-н Бан. «Политически и морально Соединенные Штаты должны быть лидерами».

Белый дом не ответил на просьбу прокомментировать высказывание г-на Бана. Но позиция г-на Трампа по Парижскому соглашению была четко изложена на конференции Консервативного комитета политических действий в прошлом месяце, когда он сказал, что соглашение станет «катастрофой» для Соединенных Штатов.«В основном они хотят отобрать наше богатство», — сказал Трамп.

Последние новости об изменении климата


Карточка 1 из 5

Таяние вечной мерзлоты. Ученые-климатологи, эксперты в области политики и сторонники экологической справедливости объявили о проекте стоимостью 41 миллион долларов , направленном на оценку вклада таяния вечной мерзлоты в глобальное потепление. Проект финансируется частными спонсорами, в том числе филантропом Маккензи Скотт.

Г-н Бан, возглавлявший Организацию Объединенных Наций с 2007 по 2016 год, сказал, что обеспокоен тем, что г-нТрамп сильно навредил Парижскому соглашению и заявил, что Соединенные Штаты вступают в опасно изоляционистские воды.

Как работают эти огромные ветряные мельницы?

В связи с растущим беспокойством по поводу загрязнения окружающей среды и изменения климата по всему миру появляется все больше установок, использующих возобновляемые источники энергии. Солнечная энергия — это основной источник возобновляемой энергии, о котором многие думают, но не сбрасывают со счетов эффективность энергии ветра. Если вы когда-нибудь видели ветряную электростанцию, состоящую из огромных ветряков на обочине проселочной дороги, вы видели этот возобновляемый источник энергии в действии.

Что такое ветряная турбина?

Огромные ветряные мельницы, также называемые ветряными турбинами, обычно имеют две или три лопасти, которые вращаются, когда ветер дует достаточно быстро. Эти турбины стратегически устанавливаются в ветреных местах и ​​часто группируются в «фермы» для наибольшей эффективности.

Как работают ветряные турбины?

Целью ветряной турбины является преобразование энергии ветра в полезную энергию. Короче говоря, он преобразует кинетическую энергию ветра в механическую энергию, которую можно использовать для измельчения зерна или перекачивания воды.В сочетании с генератором ветряная турбина может производить электроэнергию для питания близлежащих городов. Вот более подробный взгляд на то, как это работает:

  • Ветер поворачивает лопасти:  Контроллер включает турбину, поэтому лопасти начинают вращаться, когда встроенный анемометр показывает скорость ветра от 8 до 16 миль в час (миль в час). Контроллер отключает турбину, когда скорость ветра превышает 55 миль в час, чтобы предотвратить повреждение при сильном ветре. С помощью флюгера привод рыскания ориентирует ветряную турбину так, чтобы она оставалась обращенной к ветру, когда она меняет направление, чтобы максимизировать эффективность.(Ветряные турбины не имеют привода рыскания, поскольку ветер автоматически уносит ротор от него.)
  • Вращающиеся лопасти вращают ротор: Лопасти и ступица вместе образуют ротор. Система шага поворачивает лопасти, когда это необходимо, чтобы предотвратить вращение ротора при ветре, который слишком сильный или слишком слабый для выработки энергии. Также предусмотрен механический, электрический или гидравлический тормоз на случай, если ротор необходимо остановить вручную в аварийной ситуации.
  • Редуктор увеличивает скорость вращения: Низкоскоростной вал соединяет ротор с редуктором, а высокоскоростной вал соединяет редуктор с генератором.Коробка передач увеличивает скорость вращения с 30-60 оборотов в минуту (об/мин) до 1800 об/мин. Коробка передач — одна из самых тяжелых и дорогих частей ветряной турбины.
  • Генератор производит электричество:  Благодаря более высокой скорости вращения, создаваемой высокоскоростным валом, встроенный асинхронный генератор производит электричество переменного тока с частотой 60 циклов. В настоящее время инженеры изучают возможность использования генераторов с прямым приводом в ветряных турбинах, которые могут производить электроэнергию при более низких скоростях вращения.Это устранило бы необходимость в дорогостоящих коробках передач.

Будущее ветроэнергетики

В связи с растущей заботой об окружающей среде, все более конкурентоспособными ценами и стремлением снизить зависимость от иностранной нефти кажется, что у ветроэнергетики большое будущее. Уже сейчас турбины растут в размерах и мощности. Следующие рубежи включают совершенствование глубоководных морских и наземных технологий, которые могут работать при более низких скоростях ветра.

Хотя в настоящее время в США нет морских турбин, Министерство энергетики (DOE) финансирует усилия по реализации этого варианта в водах США в ближайшем будущем.Исследование Министерства энергетики, проведенное в 2008 году, показало, что расширение ветровой энергии для производства 20 процентов электроэнергии страны к 2030 году является осуществимым и доступным, а также создаст 500 000 новых рабочих мест и сократит выбросы на 825 миллионов метрических тонн в год.

Для получения дополнительной информации о ветряных турбинах, солнечных панелях и других «зеленых» источниках энергии свяжитесь с Mr. Electric®.

 

Для дальнейшего чтения:

Как использовать солнечные панели для питания вашего дома на колесах

10 преимуществ солнечных батарей для вашего дома

Как работают солнечные панели?

5 вариантов декоративного освещения террасы

Ветряные турбины производят столько энергии в Индиане

5 энергосвиней в вашем доме

Как перестать тратить энергию впустую.

Indianapolis Star

Благодаря порывам ветра с озера Мичиган и стратегическому положению между двумя электрическими сетями Индиана является одним из лучших штатов в стране для строительства ветряных турбин, говорят эксперты. И в результате в штате Хузьер растет промышленность.

В период с 2018 по 2019 год производство ветровой энергии в Индиане увеличилось на 14%, согласно отчету Американской ассоциации ветроэнергетики, опубликованному в прошлом году, что сделало его седьмым по темпам роста штатом в стране.В настоящее время только 11 других штатов производят больше энергии ветра, чем Индиана.

Ветроэнергетика также расширяется по всей стране. По оценкам Министерства энергетики США, к 2050 году ветер может обеспечить более 600 000 рабочих мест и сэкономить потребителям миллиарды долларов. В настоящее время ветер производит около 8% электроэнергии страны.

Но с ростом отрасли возникают и вопросы. Мы слышали от читателей IndyStar, которые задавались вопросом: как именно работает ветряная турбина? Сколько энергии он может производить? И является ли он вообще надежным источником энергии?

В этом выпуске Scrub Hub мы поговорили с экспертами, чтобы ответить на ваши вопросы о ветроэнергетике.Чтобы узнать, что они сказали, продолжайте читать.

Краткий ответ

Ветряные турбины работают почти так же, как гидроэлектростанции : они используют кинетическую энергию для выработки электричества.

Движение ветра приводит во вращение большие лопасти турбины, которые, в свою очередь, вращают ротор в квадратной коробке в верхней части турбины, называемой гондолой.

Генератор в гондоле использует это движение для выработки электроэнергии, которая затем проходит по валу турбины и по подземным линиям электропередач, в конечном итоге направляясь к коллекторным линиям электросети.Сеть, состоящая из большего количества взаимосвязанных линий электропередач, передает электроэнергию в дома людей и на предприятия.

«Это простая концепция, хотя она может производить довольно много энергии», — сказал Джефф Дэниелсон, директор центрального региона Американской ассоциации чистой энергии.

На Среднем Западе одна ветряная турбина производит около 2,5 мегаватт энергии, которой можно питать около 2500 домов. Однако это среднее значение: ежедневная выработка электроэнергии может варьироваться в зависимости от того, насколько сильный ветер дует в данный момент.

Индиана является желанным штатом для ветроэнергетических компаний, сказал Дэниелсон, что может означать увеличение инвестиций в ближайшие годы. Северная часть штата выигрывает от порывов ветра с озера Мичиган, но есть и другая причина, по которой энергетические компании хотят больше ветра в Индиане: штат также находится на границе двух основных электрических сетей.

Подробнее Scrub Hub: Дым от фейерверков пропитан токсинами, частицами, которые могут отправить вас в неотложную помощь

Подробнее: Почему на берегу озера Мичиган в Индиане наблюдается худшая эрозия за последние десятилетия

Индиана находится на восточной окраине сеть, управляемая независимым системным оператором Midcontinent, или MISO, которая охватывает большую часть Среднего Запада.Штат Хузьер также граничит с сетью PJM Interconnection, которая снабжает электроэнергией более семи восточных штатов. По словам Дэниелсона, это выгодное положение, поскольку энергия ветра может быть использована для обеих этих электрических сетей, если это необходимо.

В конце 2020 года ветряные электростанции Индианы могли производить около 3000 мегаватт электроэнергии, что является 12-м по величине показателем в США. Но это лишь малая часть того, что может производить штат.

«У Индианы есть возможности для гораздо большего», — сказал Натан ЛаФранс, вице-президент по государственной политике Альянса чистых сетей.«Исходя из количества ветровых ресурсов, которыми располагает штат, он может установить десятки тысяч мегаватт».

Полный ответ

Как количество энергии, вырабатываемой ветряной турбиной, соотносится с мощностью, вырабатываемой природным газом, углем или другими энергоресурсами?

Что ж, если вы смотрите только на один ветряк, это не имеет большого значения. Некоторые угольные электростанции могут производить до 1200 мегаватт, а это означает, что вам потребуются сотни ветряных турбин, чтобы заменить их.Но когда вы смотрите на целые фермы ветряных турбин, разбросанные по всей стране, это начинает оказывать влияние.

Тем не менее, есть преимущества использования энергии ветра по сравнению с энергией, вырабатываемой ископаемым топливом.

Одним из наиболее очевидных преимуществ, по словам Дэниелсона, является воздействие на окружающую среду. Энергия ветра не производит выбросов, вызывающих изменение климата, как угольная энергетика. По его словам, это также экономит «огромное» количество воды, которая требуется другим источникам энергии для охлаждения.На электростанции приходится почти половина воды, забираемой в США каждый день.

«По сравнению с другими генерирующими источниками, — сказал Дэниелсон, — это самая чистая форма энергии, которую вы можете генерировать».

Энергия ветра также не требует больших затрат на содержание. По словам ЛаФранса, после установки ветряной турбины стоимость производства электроэнергии практически равна нулю, что делает ее одним из самых дешевых видов энергии.

Хотя энергия ветра дешева и чиста, у нее есть один существенный недостаток: для ее производства требуется огромное количество земли.Например, для каждой турбины мощностью 2,5 мегаватта требуется несколько акров, а для фермы, производящей 1000 мегаватт, требуются сотни.

«Одним из самых больших недостатков ветра является интенсивность суши», — сказал ЛаФранс. «В отличие от завода, работающего на ископаемом топливе, где вы можете производить сотни мегаватт электроэнергии на заводе, который потребляет, с точки зрения земли, может быть, несколько десятков акров».

Иногда это может быть преимуществом для фермеров и землевладельцев, сдающих свои земли в аренду ветряным компаниям, сказал Дэниелсон.Хотя для ветряных электростанций требуется огромное количество земли, более 90% из них все еще можно использовать в качестве сельскохозяйственных угодий, а это означает, что фермеры потеряют относительно небольшой урожай в обмен на некоторый дополнительный доход.

Даниэльсон характеризует эти отношения как выгодные для фермеров, ветряных компаний и правительств округов. Тем не менее, некоторые местные чиновники с этим не согласны.

Более 30 округов штата Индиана приняли постановления, ограничивающие или запрещающие использование энергии ветра в штате Индиана, отчасти из-за опасений, что проекты будут снижать стоимость собственности или что такие эффекты, как шум или мерцающие тени, негативно повлияют на жизнь тех, кто живет поблизости их.

Эти постановления практически остановили усиление ветра на большей части территории Индианы. Фактически, ЛаФранс сказал, что все 3000 МВт ветровой энергии, вырабатываемой в Индиане, поступают всего из шести округов.

Ветряные компании и защитники возобновляемых источников энергии заявили, что хотят, чтобы местные органы власти открыли двери для дальнейшего развития ветроэнергетики в Индиане, особенно в связи с тем, что коммунальные предприятия проявляют повышенный интерес к экологически чистой энергии.

Другие, тем не менее, задаются вопросом, достаточно ли надежна энергия ветра, чтобы полагаться на нее как на источник энергии.Ведь ветер не может дуть 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, а ветряки будут генерировать электроэнергию только при скорости ветра не менее 5-8 миль в час.

Возобновляемые источники энергии, составляющие 11% по всей стране, по-прежнему составляют относительно небольшой процент электроэнергии в энергосистеме. Но исследования показали, что США, вероятно, могли бы получать 50% своей энергии из возобновляемых источников без каких-либо проблем с надежностью, сказал ЛаФранс. Однако для того, чтобы достичь большего, необходимо улучшить технологию аккумуляторов для хранения энергии, когда ее избыток.

До получения такого количества энергии из возобновляемых источников энергии может быть далеко. До тех пор, по словам Дэниелсона, будущее ветровой энергии в Индиане все еще растет, наряду с потенциалом возобновляемых источников энергии.

«Мне нравится говорить, что ветер дует нам в спину, будущее светло, а наши батареи заряжены и готовы к работе», — сказал Дэниелсон.

У вас есть еще вопросы о ветроэнергетике в Индиане? Ждем вашего ответа! Отправьте вопрос в Scrub Hub, используя форму Google ниже.

Форма не видна? Кликните сюда.

Свяжитесь с корреспондентом IndyStar Лондоном Гибсоном по телефону 317-419-1912 или [email protected] Подпишитесь на нее в Твиттере @londongibson.

Свяжитесь с репортерами IndyStar, посвященными окружающей среде: присоединяйтесь к The Scrub на Facebook.

Проект экологической отчетности IndyStar стал возможен благодаря щедрой поддержке некоммерческого благотворительного фонда Nina Mason Pulliam Charitable Trust.

В чем разница между ветряной мельницей и ветряной турбиной?

Как дует ветер, так и лопасти ветряных мельниц и ветряных турбин.Эти массивные лопастные машины существуют уже более 1000 лет, а первые ветряные мельницы появились в Персии около 800 г. н.э.

. Эти ранние ветряные мельницы использовались именно для того, что следует из их названия — они были мельницами, приводимыми в движение ветром. Ветер вращал лопасти или лопасти ветряной мельницы, вращая центральный вал, который затем вращал зерновую мельницу, обычно сделанную из больших плоских камней, для производства муки и других зерновых продуктов. Эти ветряные мельницы служили и другой важной цели — качать воду в города и дома.Вместо того, чтобы крутить зерновую мельницу, вращение ветряной мельницы можно было использовать для привода насоса.

Хотя ветряные мельницы существуют уже много веков, ветряные турбины появились примерно с 1888 года, когда изобретатель Чарльз Браш построил первую известную ветряную турбину, созданную для производства электроэнергии в США, для выработки электроэнергии для своего особняка в Огайо. Ветряные турбины используются для выработки электроэнергии за счет вращения лопастей, а не просто для преобразования этой энергии вращения в более механическую работу, такую ​​как вращение мельницы или перекачка воды.

«Ветряная турбина в Соединенных Штатах имеет высоту около 280 футов (85 метров), в то время как более старые ветряные мельницы обычно не превышают 80 футов (24 метра)», — говорит Джеймс Херцинг, инженер и удостоенный наград ведущий программы Unprofessional. Инженерный подкаст, интервью по электронной почте. «Размер парусов или лопастей — еще одна большая разница. Ветряные мельницы традиционно измеряются диаметром колеса, и нередко можно увидеть 8-футовую (2-метровую) ветряную мельницу, где 8 футов измеряются поперек лопастей. Ветер турбины, с другой стороны, могут иметь одну лопасть более 100 футов (30 метров).»

Как работают ветряные мельницы

Хотя ветряные мельницы являются одними из старейших и важнейших машин цивилизации и обычно используются для перекачки воды или измельчения зерна, они имеют некоторые другие функциональные отличия от гораздо более новой технологии ветряных турбин.

лопасти ветряной мельницы находятся близко к земле и, следовательно, должны использовать воздушные потоки у земли для вращения.Поскольку ветряные потоки, как правило, менее близки к поверхности Земли, чем в более высоких атмосферах, ветряные мельницы должны иметь более крупные лопасти, чтобы улавливать как можно больше ветра.

Хотя ветряные мельницы существуют с 800 г. н.э. или около того, их популярность пришлась на середину 1800-х годов. Спровоцированная промышленной революцией в течение десятилетий после 1850 года, только в США было установлено более 6 миллионов механических ветряков для питания насосов и заводов, а также для удовлетворения других потребностей в энергии.

Эта популярность была обусловлена ​​простотой использования ветряных мельниц в качестве генераторов механической энергии. Просто установив ветряную мельницу с множеством лопастей, вы можете быстро получить доступ к бесплатному источнику механической энергии.Благодаря вращению лопастей эта энергия вращения могла использоваться для привода машин через зубчатую передачу или использоваться для выталкивания и вытягивания воды из-под земли с помощью простых водяных штанговых насосов.

По мере того, как ветряные мельницы популяризировались в современной промышленности, разрабатывалось и совершенствовалось еще одно изобретение: генератор.

Вместо того, чтобы использовать ветряную мельницу только тогда, когда дует ветер, генератор позволит накапливать энергию вращения, преобразовывая ее в электричество.Таким образом, разработка ветряных турбин явилась следующим шагом в совершенствовании устройств использования энергии ветра.

Как работают ветряные турбины

Чтобы поймать более сильные воздушные потоки, ветряная турбина поднимается в небо на сотни футов выше, чем ветряная мельница. Он использует те же функциональные принципы, что и ветряная мельница — превращает ветер в энергию вращения, — но то, что он делает дальше, отличается. Внутри ветряных турбин есть генераторы, обычно напрямую связанные с вращающимся стержнем лопасти.При вращении генератора вырабатывается электрический ток, который можно использовать для зарядки аккумуляторов, подачи в сеть или прямого запуска электронных устройств. Лучший способ понять, как это работает, — рассмотреть двигатель, но наоборот. Электродвигатель использует электричество для создания движения, а ветряная турбина использует движение для производства электричества.

В частности, лопасти ветряной турбины улавливают кинетическую энергию — энергию, создаваемую движением — ветра, и преобразуют ее во вращательную энергию.Эта энергия вращения затем подается через ряд шестерен, чтобы увеличить скорость генератора.

Эти турбины обычно начинают производить энергию при скорости ветра от 5 до 10 миль в час (от 8 до 16 километров в час) и отключаются при высокой скорости около 60 миль в час (96 км в час), чтобы они не вышли из строя или не повредили себя, в зависимости от в Американскую ассоциацию ветроэнергетики.

Хотя ветряные турбины производят электричество, технически они не так эффективны, как ветряные мельницы. Ветряные турбины имеют максимальную эффективность 59 процентов, что известно как предел Бетца.Это связано с невозможностью использовать всю энергию ветра и неэффективностью преобразования энергии вращения в механическую энергию.

От древних технологий к энергии будущего

Несмотря на свою неэффективность, ветряные турбины — это способ использования ветра и производства электроэнергии в будущем. Джеймс говорит, что он «видит ветряные турбины как неотъемлемую часть сокращения и, в конечном итоге, устранения нашей зависимости от углеродного топлива. Типичный ветряной проект окупает свой углеродный след в течение шести месяцев, обеспечивая десятилетия энергии с нулевым уровнем выбросов.На самом деле, некоторые страны, такие как Шотландия, уже инвестировали в энергию ветра достаточно, чтобы обеспечить энергией две Шотландии!» гидроэнергия. От первого использования ветряной мельницы в качестве механической основы ранней персидской и китайской цивилизации до сегодняшних массивных ветряных турбин — базовая технология никуда не денется.

Сколько энергии вырабатывает ветряная турбина?

Кевин Ли

Ветряные турбины способны вращать свои лопасти на склонах холмов, в океане, рядом с заводами и над домами.Идея предоставить природе бесплатную энергию для вашего дома может показаться привлекательной, но важно научиться рассчитывать мощность ветряной турбины, прежде чем покупать ее, и особенно важно понимать разницу между номинальной мощностью машины и фактической мощностью, которую вы получаете. можно ожидать от него. Ознакомьтесь с картами ветра, предоставленными Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии, чтобы узнать, делают ли скорость ветра и доступность энергии ветра хорошим выбором для вашего дома.

Скорость ветра

Большинство ветряных турбин состоят из установленных на роторе лопастей, напоминающих пропеллеры самолетов.Когда через них проходит воздух, они заставляют ротор вращать вал, приводящий в действие электрический генератор. Большинство турбин автоматически отключаются, когда скорость ветра достигает 88,5 километров в час (55 миль в час), чтобы предотвратить механические повреждения. Это снижает производство электроэнергии, когда возникают сильные ветры и людям требуется постоянная энергия ветра. Они также не производят электричество, если ветер дует слишком медленно. Если скорость ветра уменьшится вдвое, производство электроэнергии уменьшится в восемь раз.Время, в течение которого ветровой режим оптимален в данном регионе, определяет готовность ветроустановки. Турбины, расположенные выше, получают больше ветра, что приводит к большей производительности. Каждый из них имеет диапазон скорости ветра — от 30 до 50 миль в час — при котором он работает оптимально.

Рейтинг эффективности

Современные ветряные турбины имеют различные конструкции, предназначенные для более эффективного улавливания ветра. Эффективность является важным значением, которое необходимо знать при оценке ветровой турбины.3}{2}

Площадь указана в квадратных метрах, плотность воздуха в килограммах на кубический метр, скорость ветра в метрах в секунду.

Критические отличия

То, что мощность ветряной турбины составляет 1,5 мегаватта, не означает, что на практике она будет производить столько энергии. Ветряные турбины обычно производят значительно меньше номинальной мощности, которая является максимальной мощностью, которую они могли бы производить, если бы работали все время. Например, ветряная турбина мощностью 1,5 мегаватта с коэффициентом полезного действия 33 процента может производить только половину мегаватта в год — меньше, если ветер дует ненадежно.Турбины промышленного масштаба обычно имеют номинальную мощность от 2 до 3 мегаватт. Однако количество фактически производимой энергии уменьшается за счет эффективности и наличия ветра — процента времени, в течение которого единице достаточно ветра для движения.

Советы по выбору ветряной турбины

Если вы знаете мощность и коэффициент полезного действия установки, вы можете рассчитать ее предполагаемую годовую производительность по следующей формуле:

365\frac{\text{дней}}{\text{год} }\times 24\frac{\text{часы}}{\text{дни}}\times \text{максимальная мощность}\times \text{коэффициент мощности}=\text{киловатт-часы в год}

Например, турбина номинальной мощностью 1.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.