Энергосовет - энергосбережение и энергоэффективность
Главная >> Архив номеров >> Экономика и управление >> >> Архив номеров

Анонсы

05.12.18 Церемония награждения победителей конкурса «Энергия молодости» состоится 7 декабря. Трое молодых ученых из Москвы получат по 1 миллиону рублей подробнее >>>

29.11.18 Светотехническая Премия «Золотой Фотон» открывает прием заявок на второй сезон подробнее >>>

13.11.18 Бесплатный вебинар о ТИМ в теплоснабжении, которую планируют сделать обязательной для объектов с госфинансированием подробнее >>>

Все анонсы портала

Новое на портале

21.11.18 Горизонты атома. Энергетика ветра // ВИДЕО подробнее >>>

07.11.18 Вышел новый номер журнала "ЭНЕРГОСОВЕТ" подробнее >>>

26.10.18 История создания и развития ветроэнергетики в Советском Союзе // СТАТЬЯ подробнее >>>

25.10.18 Опубликованы материалы конференции «Теплоснабжение-2018: Методы повышения эффективности бизнеса» подробнее >>>

Все новости портала

Эта статья опубликована в журнале Энергосовет № 1 (26) за 2013 г

Скачать номер в формате pdf (5008 kБ)

Ветроиндустрия как ПРОЕКТ РАЗВИТИЯ. Концептуально-прикладные контуры и аспекты



Рубрика: Экономика и управление
Автор: А.В. Губанов
Технология: Использование энергии ветра
Эффект от внедрения:
- для объекта снижение зависимости от традиционных видов топлива, уменьшение затрат на топливо;
- для муниципального образования снижение зависимости от традиционных видов топлива, уменьшение тарифов для потребителей.
Объекты внедрения: Прочее.

А.В. Губанов, инженер-конструктор, независимый аналитик, награжден Орденом Почета, в качестве изобретателя - медалями международных Салонов инноваций в Москве и Женеве; г. Москва, vagezit@mail.ru

 

Ускоренные темпы развития мировой ветроэнергетики выявили необходимость качественной модернизации генерирующих устройств при их применении на континентальных территориях.

 

Ветроэнергетика «офшорных» зон

В настоящее время 89-91% всех промышленных ветрогенераторов в мире представляют из себя горизонтально-осевые системы (HAWT), имеющие пропеллерно-лопастные турбины и сосредоточенные в пределах морских побережий и шельфов с сильными (12-25 м/с), устойчивыми ветрами. Такие ветроустановки получили название «офшорных» (фото 1). По данным Всемирной ветроэнергетической ассоциации (WWEA) в списке стран, обладающих ветроэнергетическими мощностями более 1000 МВт, только Австрия (последняя 20-я позиция) не имеет выхода к морю.

Имеющая место крайняя диспропорция является главным противоречием современной ветроэнергетики: мощности сосредоточены там, где они меньше всего нужны, т.к. на морские побережья легче и дешевле всего доставлять традиционные энергоносители (уголь, нефтепродукты, сжиженный газ).

Фото 1. Ветрогенератор с горизонтальной осью вращения (фото с сайта http://termit-solo.ru)

Фото 1. Ветрогенератор с горизонтальной осью вращения (фото с сайта http://termit-solo.ru)

 

Фото 2. Пример ветрогенератора с вертикальной осью вращения (фото с сайта http://termit-solo.ru)

Фото 2. Пример ветрогенератора с вертикальной осью вращения (фото с сайта http://termit-solo.ru)

 

На самом деле область успешного применения ветрогенератов HAWT еще более ограничена, привязана к атмосферным фронтам от океанских течений, например Гольфстрима, и благоприятным географическим широтам. Вот почему офшорная ветроэнергетика на севере Западной Европы развивается динамично, а средиземно- и черноморские страны прогрессируют в этом направлении очень медленно. Если на атлантическом побережье башням ветроэнергетических установок (ВЭУ) достаточно высоты в 40-45 м, то дислокация их же на Крымском полуострове требует вертикального подъема турбин на 100 м. Метеоусловия для ветрогенерации на большинстве высокоширотных побережий российского Дальнего Востока не столь благоприятны, чем на юге Китая и в Индии.

Следующим природным фактором, ограничивающим применение систем HAWT офшорными зонами, является суровость и продолжительность зимнего времени года. Тихоходные (20-45 об./мин) пропеллерно-лопастные турбины промышленной мощности при отрицательных температурах подвержены обледенению, от чего не имеют доступно эффективных средств и способов защиты.

В континентальном климате с преобладанием средне-скоростных, переменчивых по направлению и порывистых ветров, при низких температурах офшорные системы HAWT резко утрачивают свои технико-экономические преимущества и становятся не приемлемыми. Именно таким является опыт строительства башкирской, калмыцкой, калининградской и других ВЭС в России, аналогичных объектов материковой дислокации за рубежом.

Часть башен в составе материковых ветропарков всегда находится в ремонте. Эксплуатационный пробег установок большой и крупной мощности падает с 20-25 до 10-12 лет, в обратном порядке возрастают сроки окупаемости капиталовложений, получение прибыли от которых не предвидится. Отсюда понятно решение, принятое Бельгией, о прекращении работы ветропарков на суше и их возвращении в благоприятные офшорные позиции.

Между тем энергетический запрос континентальных территорий по меньшей мере в 100 раз превышает потребности офшорных зон. Но офшорные ветрогенераторы HAWT промышленной мощности не поддаются адаптации к материковому климату, а  попытки решить проблему в направлении развития малой ветроэнергетики не приводят к успеху, т.к. энергоснабжение от маломощных ветряков в 10 и более раз дороже, чем от сетевых источников, а их полный износ в турбулентных потоках происходит всего за 1,5-2 года.

Рис. 1. Один из вариантов конструкции виндротора с усилением конструктивно-силовых схем.

Рис. 1. Один из вариантов конструкции виндротора с усилением конструктивно-силовых схем.
(1 - зонтичный каркас, 2 - парусные элементы Савониуса, 3- крыловидные лопасти Дарье,
4 - траверсы, 5 - генераторы,  6 - ведущее колесо, 7 - подшипниковый узел, 8 - ведомые колеса,
А - антиобледенитель)

 

Весь опыт мирового энергетического развития подводит к окончательной оценке, что создание материковой ветроэнергетической индустрии на базе пропеллерно-лопастных систем HAWT любого уровня мощности невозможно. С такой технологией ветроэнергетика не в состоянии вырваться из «офшорных» зон. 

 

Материковые виндроторы

Из развития техники известны вертикально-осевые ветрогенераторы (VAWT) или виндроторы, успешно работающие на средне-скоростных (6-9 м/с) ветрах в неустойчивых воздушных средах, ортогональные турбины которых самоориентируются на ветер, работают в более скоростных режимах 120-300 об./мин, что позволяет устранять обледенение (фото 2). Единственным слабым местом виндроторов является их недостаточная для промышленных целей мощность, которая на практике не превышает пока 15-20 кВт.

По мнению автора, создание материковой ветроэнергетики осуществимо исключительно с применением вертикально-осевых турбин или виндроторов (т.н. WR-генерация), на условиях модернизации до промышленно значимых мощностей.

В свою очередь достижение виндроторами промышленных мощностей возможно посредством совершенствования аэродинамических качеств, от чего трудно ожидать резкого скачка эффективности, а также на условиях обеспечения в 5-20 и более раз большей, чем сейчас площади, ометаемой их ортогональными турбинами, что в свою очередь  может быть решено в двух практически исполнимых направлениях.

1 направление: усиление конструктивно-силовых схем виндроторов (рис. 1).

2 направление: применение WR-кассетных конструкций или кластерных моделей VAWT (рис. 2).

Другая стратегия развития ветроэнергетики континентальных стран, включая Россию, сегодня ошибочна в силу имеющих место уровня развития техники и объективных климатических условий.

Рис. 2. Один из вариантов применения WR-кассетных конструкций или кластерных моделей VAWT

Рис. 2. Один из вариантов применения WR-кассетных конструкций или кластерных моделей VAWT 

 

Автономность ветроэнергетики

Важной особенностью ветроэнергетики является нецелесообразность подключения ВЭУ к единой энергетической системе, т. к. такое подключение повышает риски дестабилизации ЕЭС. Сетевая интеграция ветроустановок и станций не только сложна, технико-экономически не оправданна, но и практически невозможна. Автономность, являясь сильной стороной альтернативного энергоснабжения, должна не подвергаться сомнению, а всемерно использоваться на практике.

Цена электричества от ветра в лучшем случае применения крупных ветрогенерирующих объектов на 50-60% превышает стоимость сетевого питания. С учетом иных, кроме автономности, достоинств ветрогенерации (возобновляемость, экология) данный экономический показатель принято справедливо считать приемлемым. Будет неправильным достигнутый ценовой показатель ухудшать, в том числе затратами на строительство и эксплуатацию протяженных линий электропередачи.

Когда разница в цене на электричество отличается на проценты, а не в десятки раз, имеется возможность решить проблему единого тарифа фискальной политикой государства.

Сегодня по данным НИИ ЭС 20 млн человек сельского населения РФ или 54% относятся в потребителям, не имеющим централизованного электроснабжения либо имеющие нестабильные коммуникационные связи с ЕЭС. Эта категория граждан сезонно увеличивается в 2-3 раза за счет горожан, выезжающих на летний отдых в сельскую местность.

 Согласно переписи 2010 года в России насчитывается 102,2 тыс. сельских населенных пунктов с количеством жителей до 100 человек или 68% от общего числа поселений. За последние 20 лет имеет место устойчивая тенденция к снижению удельного веса крупных сельских поселений (более 100 чел.) с 49 до 32%.

Создание материковых ветрогенерирующих мощностей в России следует начать с решения проблем сельских потребителей, на принципах строительства:

Генерирующие компании ЕЭС инвестируют в автономную ветроэнергетику либо выкупают по рыночной стоимости освободившиеся мощности.

 

Будущее ветроэнергетики

Экспертная оценка энергетического потенциала атмосферных потоков в пределах России составляет 30% от достигнутой мощности всех электростанций страны или порядка 60-70 ГВт.

Минэнерго РФ, считая сведения из регионов достоверными, понижает планку возможностей ВЭИ до 14 ГВт.

По мнению IFC объем внутреннего рынка России составляет 27 млрд евро или 30-35 ГВт (среднее значение между теоретическими расчетами и данными Минэнерго РФ от регионов). При этом, называя цену вопроса, Международная Финансовая Корпорация исходит из того, что зависимость РФ от импортного ветроэнергетического оборудования будет и далее сохраняться на уровне существующих 80%.

Организация автономного энергоснабжения потребителей от ветра в сельской местности, в малых населенных пунктах высвободит мощности ТЭК России для нужд больших городов, крупных промышленных объектов, что потребует финансирования на первом этапе модернизации в объеме 4-5 млрд евро, сопоставимого со стоимостью ветроэнергетической программы ФРГ. Такое совпадение не случайно, поскольку расчеты основываются на ценах за оборудование, работы и услуги от западноевропейских монополистов.

Данное положение может быть качественно изменено исключительно на основе международной кооперации по промышленному освоению модернизированных систем WR-генерации материкового назначения. Вложенные средства будут по-объектно окупаться за 4-5 лет, чего от зарубежных технологических систем HAWT ожидать не приходится.

Экспортный потенциал инновационного ветроэнергетического машиностроения материкового назначения оценивается в денежном выражении по меньшей мере в 0,9 млрд евро за 1 ГВт мощности и может дать в перспективе б¢ольшие выгоды, чем продажи российского вооружения.

Сегодня первые российские инвестиции сделаны частным капиталом в объекты ветроэнергетики за рубежом: Газпромбанком и ОАО «Лукойл» приобретены ветропарки во Франции и Болгарии соответственно. Открытые сведения о сделках не содержат признаков инвестиций в прогрессивные технологии, далеки они от вложений в отечественную энергетику и альтернативные инновации.

Следует признать, что мировая, а вместе с ней и российская ветроэнергетика не может предложить инвесторам заманчивые инновационные проекты, т.к. доминирующие в ней технологии без качественных и принципиальных новаций тиражируются более 30 лет и продолжают оставаться в практически неизменном виде. Отсутствие интеллектуального обновления, упорный отказ от модернизации, хотя бы видимости адаптации оборудования под материковые условия применения является одной из причин нарастающих затруднений в области мирового ветроэнергетического машиностроения, что косвенно подтверждается политикой IFC, а именно, активным предложением кредитов через правительства субъектов РФ (Мурманская, Калужская и др. областям) на условиях закупки по импорту морально устаревших неликвидов. По официальным сведениям Минсельхоза России подобную по направленности настойчивость в масштабе 50 МВт проявляет компания ZEAG ZEITER Energie-Agentur GmbH (Германия) в отношении Саратовской области, что является не единичной попыткой и примером на более низком уровне межгосударственных деловых отношений.

Для России, других континентальных стран характерно понимание необходимости освоения ВИЭ, но нет уверенности в результативности от инвестиций в существующие технологии не материкового назначения. Резкий контраст представляют из себя данные форума «Атомэкспо-2012», где заявлены потребности регионов в ветроэнергетических мощностях на уровне порядка 10 ГВт и достигнутым сравнительно ничтожным практическим результатом равным 14 МВт. При этом вполне серьезно озвучены программы и планы строительства ветрогенерирующих объектов по 50-200 МВт при фактическом и реально достигнутом неустойчивом потенциале станций на суше в пределах 0,3-2,5 МВт.

 

Выводы

Материковая ветроиндустрия затребована и может быть создана только посредством решительной «деофшоризации» мощностей на основе развития и применения технологии виндроторной генерации.

Существующие технологии WR-генерации подлежат модернизации в целях повышения энергопотенциала автономных ВЭУ и кластерных систем.

Программы строительства объектов материковой ветроэнергетики мощностью в сотни мегаватт безосновательны и бесперспективны. Действенный проект индустриального развития предполагает среднемощные установки, их станции и ветропарки модернизированного типа.

Внешние финансовые заимствования на начальном этапе рассматриваемого проекта имеют под собой оправдание и прагматический смысл единственно тогда и только тогда, если в целевом порядке направлены на модернизацию, выполнение НИОКР и пилотные испытания индустриальных ветрогенерирующих систем, эффективно адаптированных для материкового применения.

Все статьи рубрики Экономика и управление

Посмотреть данную технологию более подробно,
Вы можете в Каталоге энергосберегающих технологий

Архив номеров

Выпуски за 2009 год: №1 (1), №2 (2), №3 (3), №4 (4), №5 (5),

Выпуски за 2010 год: №1 (6), №2 (7), №3 (8), №4 (9), №5 (10), №6 (11), №7 (12), №8 (13),

Выпуски за 2011 год: №1 (14), №2 (15), №3 (16), №4 (17), №5 (18), №6 (19),

Выпуски за 2012 год: №1 (20), №2 (21), №3 (22), №4 (23), №5 (24), №6 (25),

Выпуски за 2013 год: №1 (26) , №2 (27), №3 (28), №4 (29), №5 (30), №6 (31),

Выпуски за 2014 год: №1 (32), №2 (33), №3 (34), №4 (35), №5 (36), №6 (37),

Выпуски за 2015 год: №1 (38), №2 (39), №3 (40), №4 (41), №5 (42),

Выпуски за 2016 год: №1 (43), №2 (44), №3 (45), №4 (46),

Выпуски за 2017 год: №1 (47), №2 (48), №3 (49), №4 (50),

Выпуски за 2018 год: №1 (51), №2 (52), №3 (53).

Статьи по темам

Энергетика (18) ,
Энергоэффективное строительство (17) ,
Возобновляемые источники энергии (21) ,
Региональный опыт (3) ,
О работе НП "Энергоэффективный город" (8) ,
Энергоменеджмент (5) ,
Энергоэффективные здания (2) ,
Информация о работе Координационного совета (124) ,
Экономика и управление (135) ,
Теплоснабжение (95) ,
Энергоэффективное освещение (53) ,
Учет энергоресурсов (16) ,
Энергосервис и ЭСКО (47) ,
Электроснабжение (13) ,
Когенерация (4) ,
Мировой опыт энергосбережения (44) ,
Новые технологии (46) ,
Энергетические обследования и энергоаудит (30) ,
Обзор СМИ (5) ,


Rambler's Top100

Авторские права на размещенные материалы принадлежат авторам
Тел.(495) 360-66-26 E-mail:
© Портал ЭнергоСовет.ru - энергосбережение, энергоэффективность, энергосберегающие технологии 2006-2018
Возрастная категория Интернет-сайта 18 +
реклама | карта сайта | о проекте | контакты | правила использования статей

Бесплатный вебинар «Монтаж арматуры приварного соединения. Частые ошибки на объектах» подробнее