РОССИЙСКОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ

ПРОГРЕССИВНЫХ ГУМАНИСТОВ

gallery/зел.энерг. 3

Мировой опыт в освоении энергии ветра

 

 

Причины развития альтернативной энергетики и, в частности, ветроэнергетики связаны с ростом цен на энергоресурсы, текущими проблемами энергетической безопасности стран-импортеров энергоресурсов и озабоченностью все большего числа людей проблемой изменения климата.


Как показывает мировой опыт, благодаря государственной поддержке ветроэнергетическая отрасль получила мощный толчок для развития и вышла на ведущие позиции в экономиках развитых стран. Себестоимость производства ветроэлектроэнергии стала сравнима и конкурентоспособна с электроэнергией, вырабатываемой другими источниками, а значит из категории экологически чистого, но достаточно дорогого источника энергии, ветроэнергетика переходит в товар, на котором возможно построить эффективный бизнес.
По мнению Российской ассоциации ветроиндустрии в России, в силу своего географического расположения, одним из наиболее перспективных направлений развития возобновляемых источников энергии (ВИЭ) является развитие ветроэнергетики, поэтому крайне интересным представляется опыт зарубежных стран в данном направлении.

 

 

Использование энергии ветра в мире


В конце 2010 г. высший орган исполнительной власти Евросоюза опубликовал новый энергетический сценарий ЕС, согласно которому к 2020 г. на долю ветроэнергетики в ЕС будет приходиться 136 ГВт установленной мощности электроэнергии, это 41% всех новых энергогенерирующих установок. Установленная мощность уже построенного ветропарка ЕС достигла к концу 2010 г. 86,3 ГВт, всего же в мире мощность ветроэнергетических электростанций (ВЭС) составляет 197 ГВт.


Впервые на первом месте по суммарному количеству установленных мощностей ветряных электростанций в 2010 г. оказался Китай, обогнав традиционных лидеров ветроэнергетики - США и Германию.


В том же году количество электрической энергии, произведенной всеми ветрогенераторами мира, составило 430 млн ГВт.ч (2,5 % всей произведенной человечеством электрической энергии).

 

Некоторые страны особенно интенсивно развивают ветроэнергетику, в частности, в 2009 г. в Дании с помощью ветрогенераторов произведено 20% всей потребленной электроэнергии, в Португалии - 6%, в Ирландии - 14%, в Испании - 13% и в Германии - 8%. В 2010 г. 83 страны мира использовали ветроэнергетику на коммерческой основе.


Германия планирует к 2020 г. производить 19,6% электроэнергии из возобновляемых источников энергии, в основном из ветра.


Венесуэла к 2015 г. планирует построить ветряных электростанций на 1500 МВт.


Правительством Канады установлена цель к 2015 г. производить 10% электроэнергии с использованием ВЭУ.


Франция планирует к 2020 г. построить ветряных электростанций на 25 ГВт, из них 6 ГВт - оффшорных (морского базирования).


Швеция также продолжает делать ставку на развитие ветроэнергетики. Только в нынешнем году в скандинавской стране введут в эксплуатацию 353 ветряные электростанции мощностью в 718 МВт. Предполагается, что резкий рост ветряного энергетического сектора в Швеции продолжится и в будущем году. Ожидается, что к концу 2012 г. совокупная производительность энергетических ветряков в Швеции достигнет 5,8 ТВт ч в год. Именно такое количество энергии производит ежегодно один реактор на шведских АЭС.

 

 

Ветроэнергетика в Китае


В 2010 г. Китай опередил США и стал мировым лидером по установленной мощности ветрогенераторов, превзойдя порог в 40 ГВт.


Началом освоения ветроэнергетических ресурсов (ВЭР) Китая принято считать 1983 г, когда по решению правительства для испытаний и определения критериев последующего использования, в страну были импортированы из Дании три ВЭУ, мощностью по 55 кВт каждая. После трех лет опытной эксплуатации, была импортирована вторая партия ВЭУ, состоящая из 13 установок. С началом освоения ВЭР в Китае, правительство активно участвует в законодательном и бюджетном регулировании развития энергетики на основе ВИЭ. На начальном этапе, до середины 80-х годов, был принят ряд отраслевых постановлений, упорядочивающих контракты на поставку и совместные исследования в области энергетики на ВИЭ. Несмотря на ограниченные финансовые средства государства, проекты по использованию ВИЭ получали регулярное финансирование, хотя и не в полном объеме.


Для пропаганды ветроэнергетики по всей стране в 1987 г. были организованы т.н. демонстрационные парки.


В принятом в 1995 г. законе КНР «Об электроснабжении» впервые законодательно была закреплена 
необходимость использования возобновляемых и экологически чистых источников энергии, в источники снабжения электроэнергией включены все формы малой энергетики, и за государством закреплена обязательная поддержка развития ветроэнергетики, геотермальной и иной энергетики, использующей ВИЭ.
Для разрешения вопросов, возникающих на местах при внедрении ВЭУ, в структуре местных властей централизованно был создан новый орган - Управление по освоению новых видов энергии.


В 1998 г. в КНР принят закон «О сохранении энергии», в котором вновь подчеркнута необходимость и стратегическое значение ВИЭ и ветроэнергетики, в частности, для успешного обеспечения развития промышленности в стране. Успехи, достигнутые Китаем в деле развития ветроэнергетики, создали условия для предоставления Мировым Банком гранта в рамках программы «Глобальная Окружающая Среда» для проекта «Развитие энергетики на ВИЭ». Создание благоприятного инвестиционного климата в «большую» энергетику ВИЭ привело к интенсификации участия иностранных компаний в масштабных проектах.
В 2000 г. Госкомитет по экономике и торговле Китая в рамках политики переноса технологий производства на национальные производственные мощности, принимает постановление по ускорению отечественного производства ВЭУ. Постановление жестко ставило задачу по переводу технологий от практики заимствования к самостоятельной разработке и производству. Для производств, уже работающих по импортной технологии, ставилось условие, что до 60% узлов и агрегатов, используемых при конечной сборке, должны производиться на китайских заводах. Как результат данной политики в 2010 г. практически 100% строящихся в Китае ветряных турбин имеют китайское происхождение.


В феврале 2005 г. в Китае был принят закон о ВИЭ, который потребовал от операторов электросетей платить полную стоимость электроэнергии зарегистрированным поставщикам «зеленой» электроэнергии в регионе. Операторы платят за возобновляемую энергию по повышенному тарифу, установленному правительством, и затраты на обеспечение этого тарифа распределяются по всей электросети страны. Закон предусматривает и механизмы финансового стимулирования, такие как создание национального фонда для стимулирования развития возобновляемой энергетики, предоставление скидок на аренду земли и налоговые преференции для проектов возобновляемой энергетики.


По оценкам экспертов в 2012 г. Китай будет производить ветрогенераторов суммарной мощностью около 12 ГВт, уже сейчас ведутся поставки ветрогенераторов на экспорт.


В сентябре 2011 г. Министерство финансов КНР объявило, что к 2020 г. установленная мощность ветропарка в стране должна увеличиться до 200 ГВт. Таким образом, каждый год количество энергии, произведенной из ветра, будет удваиваться.

 

 

Ветроэнергетика США


США - один из лидеров мировой ветроэнергетики как по размерам имеющихся ветряных электростанций (40 ГВт), так и по темпам роста установленных мощностей. Pacific Northwest Laboratory в 2001 г. оценила потенциал ветроэнергетики 20 штатов США на уровне 10 777 млрд кВт·ч электроэнергии в год, что в три раза больше потребления США в 2001 г.


Основным толчком к реализации программы, направленной на развитие ветроэнергетики в США, стало введение в 1973 г. эмбарго на нефть.


Попытки использовать энергию ветра для производства электроэнергии предпринимались и раньше. В 1940 г. в штатах построили ветроагрегат мощностью в 1250 кВт, через 5 лет одна из его лопастей получила повреждение. По экономическим расчетам заниматься ремонтом было невыгодно, и взамен ВЭУ построили обычную дизельную электростанцию. В дальнейшем развитием ветроэнергетики в США стала заниматься компания Westinghouse Electric, которая первой разработала электрогенерирующие установки мощностью 200 кВт.


Коммерческое развитие ветроэнергетической промышленности США началось после принятия в 1978 г. государственного акта по регулированию политики страны в области коммунального хозяйства (PURPA) и введенных налоговых льгот для инвесторов в производство ВЭУ. В результате только за период 1981-1984 гг. в Калифорнии было установлено 6870 ветряков. Однако после 31 декабря 1985 г., когда закончилось предоставление налоговых льгот, а цена на нефть упала до 10 долл. США за баррель, множество мелких компаний - производителей ветряков исчезло с рынка. Смогли «выжить» только наиболее надежные и перспективные.


Интерес к ветроэнергетике в США возобновился лишь в 1998 г. В представленном на рассмотрение американскому Конгрессу бюджете на 2000 г. администрация Клинтона предложила увеличить расходы на финансирование различных программ развития альтернативных источников энергии, а также энергосбережения. Федеральное правительство начало предоставлять кредиты, налоговые льготы, однако происходило это неравномерно, с долгими перерывами, что привело к столь же неравномерному приросту мощностей: 400 МВт в 2002 и 2004 гг. и приблизительно 1700 МВт в 2001 и 2003 гг. Это, в свою очередь, препятствовало вливанию в отрасль долгосрочных инвестиций.


В августе 2005 г. в США был принят закон «Об энергетической политике». Закон установил приоритет ВИЭ и вопросам энергетической эффективности, ввел значительные налоговые льготы для поощрения мер в области энергосбережения. Принятые меры вызвали очередной подъем активности: в 2005 г. в стране были установлены рекордные 2431 МВт новых ветроэнергетических мощностей, таким образом, США впервые за последние десять лет удалось выйти в мировые лидеры по этому показателю.

 

 

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ


Ветрогенератор мощностью 1 МВт сокращает ежегодные выбросы в атмосферу на 1800 тонн СО2, 9 тонн - SO2, 4 тонны - оксидов азота. По оценкам Global Wind Energy Council, к 2050 г. мировая ветроэнергетика позволит сократить ежегодные выбросы СО2 на 1,5 млрд тонн.


В 2007 г. ветряные электростанции США выработали более 48 млрд кВт·ч электроэнергии, что составило примерно 1% от всей электроэнергии, произведенной в США за 2007 г.


По данным Американской ассоциации ветряной энергетики (AWEA) в 2008 г. США вышли на первое место в мире по мощностям построенных ветряных электростанций. За год было построено 8358 МВт новых ВЭС. На конец 2008 г. суммарные мощности ВЭС США составляли 25170 МВт.


Новая ветряная электростанция в США получает налоговые льготы в размере 0,015 долл. США за каждый произведенный кВт·ч электроэнергии. Налоговая льгота действует в течение 10 лет. Государство субсидирует только исследовательские работы и производство оборудования для ветряной энергетики.
Американские фермеры, предоставившие часть земли под размещение ВУ получают ежегодно 3000-5000 долл. США арендных платежей за одну установку, построенную на их участке. Некоторые фермы от сдачи земли в аренду ветряным электростанциям получают доходов больше, чем от основной деятельности.
Американская ветроэнергетическая ассоциация (AWEA) прогнозирует, что к 2020 г. суммарная мощность малой ветроэнергетики США вырастет до 50 ГВт, что составит около 3% от суммарных мощностей страны.


В индустрии малой ветроэнергетики будут заняты 10 тыс. человек. Они ежегодно будут производить продукции и услуг на сумму более чем 1 млрд долл. США.

 

 

Ветроэнергетика Германии


В Германии активно идет процесс, получивший название «repowering» - старые ветрогенераторы заменяются на более мощные и менее шумные. Уже существующая ВЭС начинает производить больше электроэнергии, не увеличивая свои площади. По прогнозам BWE с помощью этого обновления производство электроэнергии на ветряных электростанциях может быть увеличено до 90 млрд кВт·ч.


Первая в Германии оффшорная (морского базирования) ветряная турбина установлена в марте 2006 г. в 500 м от берегов немецкого города Ростока. Турбина мощностью 2,5 МВт с диаметром лопастей 90 м установлена на участке моря глубиной 2 метра. Диаметр фундамента 18 м. В фундамент уложено 550 т песка, 500 т бетона и 100 т стали. Конструкцию общей высотой 125 м устанавливали с двух понтонов площадью 1750 и 900 м2. К 2030 г. Германия планирует построить 25 тыс. МВт оффшорных электростанций в Балтийском и Северном морях.


Ветроэнергетика Германии - одна лидирующих в мире систем ветряной энергетики. Германия до 2008 г. занимала первое место по объемам установленных мощностей ветряных электростанций.


Активное развитие ветроэнергетика Германии получила после Чернобыльской аварии. Правительство Германии приняло решение развивать производство энергии из возобновляемых источников.


Первая правительственная программа поддержки ветроэнергетики под названием «100 МВт ветра» появилась в Германии в 1989 г. Ощутимый рост ветроэнергетики начался с принятием в 1991 г. закона «Electricity Grid Feed Act». В 2000 г. была принята новая версия закона, а уже в 2002 г. суммарные мощности германской ветроэнергетики достигли 10 ГВт.


В 2006 г. ветроэнергетика Германии произвела 30,5 млрд кВт·ч электроэнергии. Для сравнения: в том же году вся гидроэнергетика Германии произвела 21,6 млрд кВт·ч электроэнергии, что составляет 3,5% от всего потребления электричества в Германии.


В 2006 г. выручка германской индустрии ветроэнергетики составила 7,2 млрд евро, из них 5,6 млрд евро пришлось на стоимость ветряных турбин и компонентов (лопасти, башни и т.д.). По оценкам Германского Института Ветроэнергетики (DEWI) германские производители ветряных турбин и компонентов занимают 37% долю мирового рынка. В 2006 г. производство оборудования для ветроэнергетики выросло в Германии примерно на 50%. В 2007 г. в ветряной индустрии Германии было занято 80 тыс. чел., включая смежные отрасли: строительство, проектирование, консультации, продажи, финансы, образование и т.д. На экспорт было отправлено 71% произведенного оборудования и услуг на общую сумму около 3,5 млрд евро.


За 2006 г. в Германии было построено 1208 новых ветрогенераторов суммарной мощностью 2233 МВт. Прирост составил 23,5% в сравнении с 2005 г. В 2007 г. в Германии было построено 1625 МВт новых ветряных электростанций. В 2008 г. 866 новых ветрогенераторов суммарной мощностью 1665 МВт.
В 2008 г. в Германии работали 20301 ветряная турбина суммарной мощностью 23903 МВт. В 2010 г. 6,2% электроэнергии Германии было получено из энергии ветра.

 

 

Ветроэнергетика в Индии


Индия - один из мировых лидеров ветроэнергетики. В 2010 г. Индия занимала пятое место в мире по мощности установленных ветрогенераторов - после Китая, США, Германии и Испании. В 2010 г. суммарные установленные мощности ветроэнергетики Индии составляли 13064 МВт. Министерство нетрадиционных энергетических ресурсов (MNES) оценивает потенциал ветроэнергетики Индии в 45 195 МВт.


Всплеск, который пережила ветроэнергетика в Индии за последние годы, объясняется вполне объективными причинами. Во-первых, ветрогенераторы дешевле относительно другого оборудования, с помощью которого добывается электрическая энергия. Индия начала входить в число стран с активно растущей экономикой. При этом численность населения страны составляет более миллиарда человек, и большинство из них по меркам цивилизованного общества все еще очень бедны.


Во-вторых, экономический бум, ускоривший всестороннее развитие страны, повлек все большее потребление электрической энергии. В Индии тут же встали и вопросы энергетической безопасности. Поддерживая репутацию лидера региона, не зависящего от поставщиков энергоресурсов, Индия решила устанавливать собственные  ветрогенераторы.


Последняя по списку, но не по значимости причина всплеска интереса к ветроэнергетике - необходимость бороться за экологию в стране. Индия сейчас стремительно развивает производство, но, как и любая другая страна, недавно вступившая на этот путь, во многом поступает варварски по отношению к природе. Поэтому организация Министерства нетрадиционных энергетических ресурсов и развитие его инициатив в области освоения энергии ветра стало важным этапом борьбы за сохранение экологического благополучия в стране и на планете в целом.


Первые демонстрационные ветрогенераторы мощностью 55 и 110 кВт начали работать в 1986 г. Первая частная ветряная электростанция была запущена в марте 1990 г. на химическом заводе в городе Мадурае. В 1995 г. известным индийским бизнесменом была основана компания Suzlon по производству ВЭУ. В настоящее время - она является не только крупнейшим производителем ветроустановок в Индии и в целом в Азии, но и пятой компанией подобного профиля в мире.


«Электрический Акт», принятый руководством страны в 2003 г., обязал Энергетические Комиссии индийских штатов развивать производство энергии из возобновляемых источников, и установил минимальный процент электроэнергии, полученной из альтернативных источников, который должен покупаться энергетическими компаниями штатов Индии.


Любая индийская компания может купить ветряную турбину и установить ее на общественной ветряной ферме, которая поставляет энергию в сеть штата. Если мощности турбины хватает для удовлетворения нужд компании, для компании фиксируют стоимость электроэнергии. Если мощности турбины не достаточно, ее владелец может списать стоимость турбины за 4 года, и зафиксировать стоимость электроэнергии на 20 лет - срок службы турбины.


Покупатель ветряной турбины может применить ускоренную амортизацию - до 80% в год установки. Это объясняет, почему индийские звезды кино и спорта инвестируют в ветряную энергетику. Максимальное количество установок ветряных турбин приходится на март - последний месяц фискального года.
В сентябре 2007 г. правительство Индии утвердило план развития ветряной энергетики на 11 пятилетку (2007-2012). До 2012 г. в Индии будет построено 10,5 ГВт новых ветряных электростанций. Правительство Индии предоставляет различные льготы коммерческим ветряным электростанциям, включая 10-летние налоговые каникулы, отмену импортных пошлин на некоторое оборудование и т.д.


В начале 2010 г. суммарные мощности индийских производителей ветрогенераторов оценивались в 3000-3500 МВт в год. Развитие ветроэнергетики в Индии пока сдерживается дефицитом мощностей передающих сетей.

 

 

Ветроэнергетика Дании


Дания в 2010 г. занимала десятое место в мире по мощности эксплуатируемых ветряных электростанций. Более чем 5 тыс. ветроэнергетических установок обеспечивают 20% потребностей датчан в электроэнергии. К 2050 г. страна намерена полностью перейти на возобновляемые источники энергии.


Развитие ветряной энергетики страна начала в 1970-х годах XX века вслед за экономическими последствиями, вызванными ростом цен на нефть.


Первая промышленная ветряная турбина была установлена в Дании в 1976 г. К 1979 г. правительство нашло возможность ввести государственную субсидию, покрывающую 30% затрат на установку ветряков. Была создана Национальная лаборатория по тестированию ветротурбин. В 1986 г. субсидии сократились вдвое, затем их отменили вовсе. Таким образом, в 1989 г. общими усилиями родился рынок ветрогенераторов. К январю 2007 г. в Дании уже было построено более 5267 ветряных турбин суммарной мощностью 3136 МВт.


Кроме того, в 1991 г. Дания первой открыла направление т.н. оффшорной ветроэнергетики, установив первую в мире ВЭС морского базирования Виндеби (Vindeby), состоящую из одиннадцати ветряков мощностью 450 кВт каждая. Оффшорные ВЭС имеют ряд достоинств по сравнению с наземной установкой ВЭУ.
За последние двадцать лет оборот ветроэнергетической промышленности Дании достиг 1 млрд долл. США, а количество людей, работающих в этой сфере, увеличилось с нескольких сотен до 20 тыс. чел. Ветроэнергетика стала национальной гордостью Дании.

 

 

Заключение


Практически все эксперты признают экономическую целесообразность внедрения в России новых ветроэнерегитчески установок. В то же время сегодня существует ряд барьеров для развития, внедрения и широкомасштабного использования ветроэнергетики в России. Это недостаточная государственная поддержка, отсутствие программы развития ветроэнергетики и стимулов для инвестирования в отрасль, неразвитость инфраструктуры и недостаток квалифицированных кадров.


Одним из самых главных тормозов развития как альтернативной энергетики в целом, так и ветроэнергетики, в частности, является необоснованное мнение об экономической неэффективности использования ВИЭ в РФ, с ее запасами органических, ядерных и водных энергоресурсов.

 

 

ИНТЕРЕСНО


Разработана новая концепция ветряной электростанции - без турбин


В Нью-йорке (США) разработана новая, довольно интересная концепция устройства, которая собирает энергию ветра без традиционных ветряных турбин. Эта концепция под названием Windstalk разрабатывалась специально для проекта экологически чистого города Масдар Сити, что в Абу-Даби (ОАЭ), как в качестве местной достопримечательности, так и для производства электроэнергии для нужд города.


Концепция Windstalk представляет собой 1203 довольно гибких столба высотой 55 м, сделанных из углеродного волокна и армированных полимером, каждый из которых закреплен в земле в бетонном основании 10-20 м в диаметре. Сами столбы у основания имеют 30 см в диаметре и постепенно сужаются, достигая 5 см в диаметре в верхней части. В качестве наполнителя столба служат стеки пьезоэлектрических керамических дисков. Между дисками расположены электроды, которые подключены к кабелям, проложенным по всей длине внутри столба - один кабель соединяет четные электроды, а другой соединяет нечетные.
Таким образом, когда столб качается на ветру, стеки пьезоэлектрических дисков сжимаются, создавая ток через электроды. Для того, чтобы визуально увидеть мощность генерации энергии, каждый столб в верхней части (50 см) оснащен светодиодной лампой, которая светится или тускнеет в зависимости от вырабатываемого количества энергии.


Для того, чтобы максимизировать количество электроэнергии, производящее ветряной «фермой» Windstalk, разработчики разместили в бетонном основании каждого столба генератор крутящего момента, которые преобразуют кинетическую энергию покачивания столбов в электричество.


Поскольку производство электроэнергии в концепции Windstalk будет зависеть от силы и скорости ветра, дизайнеры разработали способ хранения энергии. Под столбом будут установлены две большие камеры с водой, расположенных друг над другом. Когда дует ветер, часть электроэнергии используется для питания множество насосов, которые поднимают воду из нижней камеры в верхнюю. Потом, когда ветер стихает, вода спускается из верхней камеры в нижнюю, превращая насосы в генераторы.


Проектная группа предполагает, что общий объем производства электроэнергии концепцией будет сопоставим с количеством электричества, которое вырабатывает обычный массив ветряных турбин за счет большей плотности размещения столбов.

 

 

Литература


1. «В перспективе ветроэнергетика могла бы стать одной из ведущих отраслей региона», «Рынок Электротехники», № 3, 2008 г.;
2. Отчет Мирового совета по ветроэнергетике (WWEA), 2010 г.;
3. World Wind Energy Report, 2010 г.;
4. Paul Gipe New Record for German Renewable Energy in 2010, 25 Март 2011 г.

 

 

Источник: http://www.energosovet.ru/