Увы, но идеальный источник энергии, который мы, люди, могли бы использовать, не оказывая абсолютно никакого влияния на окружающую нас среду — еще не придуман человечеством. А потому нельзя обойти стороной и вопросы баланса плюсов и минусов, достоинств и недостатков, которые присущи ветроустановкам.
Начнем с негатива. Основной недостаток — ветер изменчив и не всегда предсказуем. При работе в энергосистеме требуются дублирующие мобильные мощности, а при работе на локального потребителя — аккумулятор.
Затем, любое техногенное сооружение имеет свои недостатки. У ветроустановок их три.
Шум при использовании энергии ветра.
Вращение лопастей, работа генератора не бывает бесшумной, а вращение лопастей в несколько метров — тем более. Однако современные конструкции этих агрегатов позволяют снизить шумовое воздействие настолько, что при условии, если ветродвигатель располагается на расстоянии более 250 метров, уровень звука его работающих деталей не превышает уровня звука обычной автострады.
Проблемы для птиц при использовании энергии ветра.
Вращающиеся лопасти действительно могут стать причиной гибели пернатых, а также летучих мышей. Дискуссии на эту тему ведутся уже давно. Одно из основных правил: прежде чем устанавливать один, а тем более несколько ветряков, нужно изучить, как птицы и летучие мыши используют данную территорию. Но на самом деле важность этой проблемы остается под вопросом до сих пор. Ведь, как правило, птицы замечают появившиеся в ареале их обитания новые постройки, научаются их избегать (особенно вращающиеся лопасти) и. продолжают здесь кормиться и размножаться. Проблемы же возникают в том случае, если ветроустановки были размещены на маршрутах миграции большого количества птиц или в особо привлекательных местах их кормежки и гнездования. Кроме того, современные ветровые установки имеют лопасти, которые вращаются значительно медленнее, чем у их предшественников, а стало быть, создают гораздо меньше проблем в плане сохранения птиц, летучих мышей и мест их обитания.
Эстетика при использовании ветродвигателей.
Увы, не всем нравится наблюдать ветровые турбины на фоне природного пейзажа, ведь это высокие (по нескольку десятков метров в высоту) сооружения, которые видны с относительно больших расстояний. С другой стороны, они выглядят гораздо изящнее, чем нефтяной фонтан, газовый факел или колючая проволока атомной электростанции, и уж точно значительно приятнее гниющих берегов искусственных водохранилищ ГЭС.
Позитивные моменты, использования энергии ветра.
Во-первых, это сохранение наших рек, наших природных богатств, наших недр, наших ресурсов. Во-вторых, это отсутствие выбросов парниковых газов и твердых частиц, загрязняющих среду обитания, а значит, снижение воздействия на климат. В-третьих, доступность, а значит, возможность сформировать свою собственную энергетическую базу как отдельному предпринимателю, так и отдельному населенному пункту, группе предприятий, региону. В-четвертых, ветроустановки позволяют использовать энергию ветра как для получения электрической энергии, так и для теплоснабжения. В-пятых, ветроустановка может работать как на аккумулятор, так и в единую энергетическую сеть, а это значит, что вырабатываемую энергию можно продавать.
Кроме того, развитие ветроиндустрии оказывает положительно влияние на социально-экономическую сферу:
— создание и развитие новых производств: как собственно ветроагрегатов, так и комплектующих к ним;
— развитие инфраструктуры (в том числе, строительство и производство строительных материалов);
— вложения в местную экономику (особенно, если это проект локальной энергосистемы или теплоснабжения);
— создание рабочих мест на предприятиях по текущему ремонту и обслуживанию ВЭУ;
— годовой доход по проекту;
— арендная плата за землю;
— налоги в бюджеты разных уровней (в зависимости от уровня ВЭС и ее включенности в централизованное энергоснабжение);
— страхование (владельцы могут захотеть получить страховку от непредвиденных обстоятельств).
А как наиболее дешевый и доступный источник электроэнергии, ветер имеет своих сторонников в 95 странах мира. Правда, сегодня энергетики этих стран уделяют больше внимания строительству ветряных турбин большой мощности — от 1 мегаватта и выше, которые дают в десятки раз больше электричества, чем средняя модель ВЭС. Однако и маломощным установкам уделяется далеко не последнее внимание в самых разных странах — Японии, Англии и других.
Для оценки рентабельности проекта необходимо рассчитать среднегодовой объем производства энергии ветродвигателем данного типа, а для этого, в свою очередь, требуется знать скорость и направление ветра на определенных высотах. Для обычных горизонтальных ветродвигателей — это высота оси ветроколеса над землей. Поскольку энергия ветра пропорциональна кубу (третьей степени) его скорости, точность оценки средней скорости ветра должна быть очень высокой. Ведь при изменении этой величины погрешность в 10% может привести к отклонению среднего значения расчетной выработки энергии примерно на 30%, что существенно затрудняет экономические прогнозы. Это, кстати, единственная из немногих существенных ошибок, допускаемых при установке ВЭС. Поэтому совершенно очевидно, что вопрос о доступности и качестве данных является очень серьезным и важным.
Объем потребляемой энергии и структура потребления, т.е. его изменчивость во времени, имеют большое значение при рассмотрении вопроса о целесообразности установки одного или нескольких высокопроизводительных ветродвигателей или обычной силовой установки. Существует значительное различие между гибридной системой и ветроустановками, подключенными к сети энергосистемы. Если ветродвигатели осуществляют подачу энергии в систему, то предварительный анализ должен включать изучение эксплуатационных качеств систем различного типа. То есть необходимо знание электрических сетей и трансформаторных подстанций, находящихся на местности, где собираются устанавливать ВЭС.
Если ветровой режим достаточно благоприятен, то изучаются характеристики предполагаемой ветроэнергетической системы, чтобы оценить рентабельность проекта.
Когда ветродвигатели функционируют в рамках центральной сети, скорость оборотов турбины, а также частота генераторов переменного тока машины поддерживаются на постоянном уровне с помощью гораздо более мощных обычных генераторов, подключенных к сети. Принципиальное назначение сетевых ветродвигателей заключается в снижении нагрузки на обычные генераторы: экономия топлива на ТЭС, снижение потребности в аккумулировании воды на ГЭС и т.д.
Когда же доля энергии, произведенной ветродвигателями, становится сопоставимой с объемом энергии, вырабатываемой обычными генераторами, возникают проблемы, связанные с регулированием частоты системы. Но это отдельная тема для разговора.
Ветроэнергетические системы можно подключать к энергосети больших городов или использовать в отдаленных районах для их автономного энергоснабжения.
Современные ветровые агрегаты новых типов практически не нуждаются в привычном эксплуатационном персонале — они включаются и работают автоматически. Почти все узлы машин стандартны и поставляются в комплектном исполнении. Стоимость строительной части установок составляет около 10%. Поэтому сроки возведения установок и количество рабочих, необходимых для монтажа, минимальны. Практически машину мощностью 1000 кВт бригада из 10 рабочих сможет собрать и подготовить к пуску в течение месяца.
Конечно, ветер изменчив, и массовое строительство ветряков сделает необходимым создание в энергосистеме аккумулирующих (тепловых, электромагнитных или иных) систем. Однако примечательно, что энергия ветра и потребность в энергии (нагрузка системы) в течение года изменяются синхронно! В летний период, когда ветры слабы, требуется минимальная мощность в системе. В этот период можно ремонтировать, заменять и, при необходимости, добавлять в систему ветроагрегаты.
Ветроэнергетические установки новых типов имеют небольшую материалоемкость, высокую заводскую готовность, допускают полную автоматизацию, требуют минимального отвода земли на пустырях, в степях, долинах, где ветры не способствуют другим видам деятельности, а также на вершинах гор и холмов. При развитии электросетей это позволяет ожидать, что себестоимость электроэнергии, получаемой на ветряках в указанных регионах, будет не выше средней существующей себестоимости. Мощность устанавливаемых ветряков зависит, как мы уже писали, от хозяйственных потребностей.
Благодаря усилиям энтузиастов за последние несколько лет были разработаны несколько проектов закона «О поддержке возобновляемых источников энергии». Были сделаны несколько попыток провести эти законопроекты через Государственную Думу (один из вариантов был одобрен Советом Федерации, но на него президентом было наложено вето).
Однако, в ноябре 2007 года все-таки первые шаги были предприняты: были приняты поправки в федеральный закон «Об электроэнергии», в некоторой степени отражающие ряд основных положений, касающихся поддержки возобновляемых источников энергии.