Перспективы промышленного использования энергии ветра

По проектным данным, уже при мелкосерийном изготовлении и монтаже ветросилового агрегата небольшой и средней мощности, стоимость установленного киловатта в средних ветровых условияхсоставит около 1500 руб. при ветросиловых агрегатах мощностью 100 000Вт и выше, а стоимость киловатт-часа при кустовом располо­жении ветросилового агрегата будет около 4-5 коп., из которых 3 коп. составляют амортизационные начисления и 1-2 коп. — об­служивание. использование ветра человеком
В ветровых условиях выше средних, имеющихся на значитель­ных территориях нашего Союза, стоимость ветроэнергии будет ни­же в полтора-два раза.

Наконец, имеется ряд районов и точек, обладающих исключи­тельными ветровыми предпосылками, в которых установленный кило­ватт будет стоить до 600 руб. и килватт-час 2-2,5 коп.
использование ветра человеком
По характеру использования энергии ветра можно наметить три основных категории:

Использование в комплексе с тепловыми и гидравлическими установками по задаваемому потребителями графику.

Использование для технологических процессов, которые не требуют постоянства и жесткого графика энергоснабжений.

Изолированное использование энергии ветра с применением ее аккумулирования и отдачей энергии по графику, заданному потре­бителем.

В комплексе с гидростанциями ВЭС могут заменить собою час­тично или полностью тепловые станции, причем гидростанции час­тично или полностью переводятся на роль резервов к ВЭС и накап­ливают воду в то время, когда имеется ветер.
использование ветра человеком
Разумеется, такое построение совместной работы ВЭС и гидро­станций возможно в меру наличия у последних зарегулированного водного объема,— а если необходимо повышение не только выра­ботки системы, а и ее располагаемой мощности,— то и в меру нали­чия резервных гидравлических мощностей.

Нужно при этом заметить, что в отношении обеспечения заре­гулированным объемом ВЭС значительно менее требовательны, чем большинство гидростанций. По исследованию инж. Емцова (Энерг. инст. Ак. наук) для годичного регулирования ветросилового агрегата необходима емкость аккумулятора, соответствующая всего лишь полумесячной выработке его номинальной мощности.
использование ветра человеком
Следует также отметить, что обычно периоды пониженного расхода воды (зима) в реках как раз соответствуют повышенным скоростям ветра.

Рентабельность ветросилового агрегата при работе в системе с гидростанциями складывается так: килватт-час тепловой станции принимаем стоимостью 5-6 коп. Киловатт-час куста ветросиловой агрегата, даже в средних ветровых показателях, обойдется не выше 4­5 коп., а в лучших ветровых показателях будет значительно ниже.

Помимо стоимости энергии, имеет еще существенное значение и размер капиталовложений на килватт-час годичной выработки.

Ввиду значительной условности сопоставления капиталовложе­ний в денежном их выражении ряд тепловых станций, уже имею­щих богатый опыт строительства и производства нужного для них оборудования, и ВЭС, совершенно не имеющих такого опыта, пред­ставляет существенный интерес сравнение капиталовложений в ма­териальном выражении — прежде всего с точки зрения затрат ме­талла. Для тепловой электростанции полная затрата металла на установленный киловатт составляет около 300 кг.

Для ВЭС в средних ветровых условиях по имеющимся уже сей­час конструктивным решениям металловложения составляют около 450 кг/кВт, а для лучших ветровых условий — до 200 кг.

Нужно, однако, иметь в виду:

1.    Металл ВЭС — это в подавляющей его части простые метал­лические конструкции башни, а в тепловой станции — это в значи­тельной части котлы, трубопроводы высокого давления и турбины.

2.    В ВЭС, кроме металла на конструкции ветросилового агрега­та, не расходуется почти ничего, а в тепловых станциях, помимо металла, имеются весьма крупные капиталовложения по элементам и из других материалов — на здания и вспомогательные сооруже­ния.

Таким образом для ряда весьма обширных районов ВЭС могут дать более дешевую энергию, чем тепловые станции, не требуя больших капиталовложений на ту же годичную выработку, не тре­буя и топлива.

Таким образом в значительном числе случаев ВЭС выгодно строить даже для целей одной лишь экономии топлива на тепловых станциях, а увеличение выработки энергосистемы, имеющей в сво­ем составе гидростанции, почти везде значительно выгоднее произ­вести постройкой ВЭС, а не ТЭС, так как при приблизительно рав­ных капиталовложениях ВЭС полностью экономит топливную сла­гающую.

В ряде случаев увеличивать выработку системы значительно выгоднее по размеру капиталовложений и быстроте ввода в экс- плоатацию путем строительства ВЭС на базе имеющегося зарегули­рованного объема гидростанций, нежели строительством дополни­тельных гидростанций в том же районе.

Вторая категория использования энергии ветра будет иметь ме­сто для следующих назначений:

1.  Энергоемкие производства.

Известно, что некоторые роды производств настолько энерго­емки, что они могут быть рентабельными лишь на базе дешевой электроэнергии.

Такие производства создавались обычно при мощных гидро­энергетических ресурсах, например, Волховгэс, Днепрогэс.

Однако, такие места, как Апшеронский полуостров, долина Ба- кеана, некоторые районы Арктики и места в горных местностях, располагающие среднегодичными скоростями ветра 9 м/сек и вы­ше, могут и должны сделаться ветровыми Днепрогэсами — с боль­шим преимуществом в пользу ветра как в отношении размера капи­таловложений на установленный килватт, так и в отношении сро­ков ввода в эксплоатацию, а также и в отношении уязвимости с воз­духа, вследствие более разбросанного расположения кустов ВЭС, состоящих из большого количества относительно некрупных еди­ниц.

Энергоемкие производства следует поэтому создавать на базе энергии ветра в первую очередь именно- в указанных выше рай­онах.

2.    В условиях Арктики, некоторые районы которой обладают очень высокими ветровыми условиями, и где в то же время топливо стоит весьма дорого вследствие дальности и трудности транспорта, — использование энергии ветра в более крупных масштабах ока­жется вполне рентабельным не только для получения механической и электрической энергии, но и для отопительных целей.

Создав комбинированную ветротеплосиловую установку, мож­но для районов с особо дальнепривозным топливом рентабельно ор­ганизовать бесперебойное снабжение по жесткому графику энерги­ей любых потребителей с тепловым аккумулированием энергии.

Возможно также и химическое аккумулирование. За счет из­бытка получаемой от ВЭС электроэнергии производится электролиз воды. Кислород вместе с топливом поступает в топку котла тепло­вой станции или цилиндр дизеля, в результате чего получается энергия и чистая углекислота.

Водород вместе с углекислотой реагирует затем каталитически в присутствии никеля, давая чистый метан, который может быть хо­рошо использован как средство аккумулирования энергии ВЭС на время безветрия, имея огромную теплотворную способность (на 30% выше бензина), а по портативности и удобству хранения в больших количествах он неизмеримо более выгоден, чем непосред­ственно получаемый электролизом водород.

Сжигаемый во время безветрия в дизельной установке метан снова затем дает углекислоту, которую относительно легко сгустить до жидкого состояния и в таком виде хранить до момента восста­новления ее в метан во время наличия избыточной мощности ветра.

Технически более освоенным методом аккумулирования энер­гии является гидравлическое аккумулирование путем запасания во­ды в возвышенно расположенных водохранилищах.

Вообще такое аккумулирование в известной мере неотделимо от параллельной работы ВЭС и гидростанций, но при благоприят­ных местных условиях установка окажется рентабельной и в том случае, когда значение собственного дебита водохранилища равно нулю, и все наполнение его производится только за счет перекачки воды с нижнего бьефа энергией ВЭС в периоды ее избытка.

Ярким примером таких возможностей является Варнаутская до­лина в Крыму, где при относительно небольших затратах можно создать искусственное водохранилище, могущее обеспечить зарегу­лирование мощности до одного миллиона килватт.