Знание-сила, 2002 №04 (898)

Уже существующие, сооружаемые и проектируемые ветроэнергетические хозяйства (ВЭХ) имеют установленную мощность до 200-300 МВт, то есть соизмеримы по мощности с небольшой ТЭС. Очень популярна идея размещения ВЭУ в прибрежных водах, гле дуют сильные и устойчивые ветра. При этом также снимаются весьма острые для развитых стран вопросы отчуждения земли и звукового воздействия ВЭХ на окружение. Самое крупное на сегодняшний день прибрежное ВЭХ в составе двадцати ВЭУ мощностью по 2 МВт сооружается в проливе Эрезунд между Данией и Швецией.

В начале 1980-х годов стоимость электроэнергии, производимой ВЭХ, составляла примерно 38 центов США за киловатт-час, а в настоящее время она оценивается в 3-6 центов. Эта цифра ниже для более мощных ВЭХ с более современными ВЭУ большей единичной мощности. При этом в ряде стран действуют налоговые льготы, дополнительно снижающие стоимость электроэнергии ВЭХ. Для сравнения стоит указать, что средняя по США себестоимость электроэнергии для ТЭС и АЭС находится на уровне 1,8-3,5 центов за киловатт-час. Более глубокая специализация ВЭУ, использование прогрессивных конструктивных решений и материалов позволяют рассчитывать на дальнейшее снижение стоимости электроэнергии, производимой ВЭХ. В результате ветроэнергетика может стать источником самой дешевой электроэнергии, производимой в промышленных масштабах.

В 1999 году суммарная выработка ВЭУ составила 0,2 процента общего объема мирового производства электроэнергии. Ожидается, что к 2020 году доля ветроэнергетики превысит уже 1 процент. Но и эта цифра показательна не более, чем пресловутая «средняя температура по больнице». Две трети общей мощности ВЭУ в мире на конец 1999 года были сосредоточены в пяти странах: Германии, США, Дании, Испании и Индии. И вот результат. Уже в настоящее время Дания и земля Шлезвиг-Гольштейн в ФРГ покрывают порядка 10 процентов своей потребности в электроэнергии за счет ВЭУ. Вместе с тем все более широко вовлекаются в развитие ветроэнергетики Китай, Великобритания, Нидерланды, Швеция, Италия, Франция. В 2000 году общий прирост установленной мощности ВЭУ в мире превысил суммарную мощность введенных новых блоков АЭС. Для многих стран развитие ветроэнергетики имеет значение не только с позиций защиты окружающей среды, но и для повышения независимости от закупок энергетического топлива за рубежом. Весьма актуальна проблема развития «большой ветроэнергетики» и для России.

Современные относительно мощные ВЭУ производятся сейчас в Дании, Германии, США, Швеции, Японии, Испании. Как правило, они имеют трех- или, реже, двухлопастные роторы. Установка обычно рассчитывается на скорость ветра, изменяющуюся в диапазоне от 3 до 25 метров в секунду; максимальная скорость ветра, которую должны выдержать лопасти и несущая мачта, – 60 метров в секунду. Энергия вращения ротора передается на асинхронный генератор через редуктор и разъемную муфту, размещаемые в капсуле (гондоле) ВЭУ Хотя лопасти ВЭУ внешне похожи на вертолетные, условия их работы принципиально отличны, что требует применения более сложных, трехмерных с учетом эффекта срыва потока, методов аэродинамического расчета. Лопастям придается специальная форма с сужением к концу для уменьшения шума от вращающегося ротора, капсула также имеет специальную звукоизоляцию. В результате уровень шума в непосредственной близости от ВЭУ обычно не превышает 100 децибелл.

Весьма перспективную концепцию, названную Windformer, предложила фирма АВВ (ныне входящая в концерн ALSTOM). В новой ВЭУ, в отличие от традиционной, вместо обычного асинхронного генератора используется специальный генератор высокого напряжения, отсутствуют редуктор, устройство плавного запуска, разъемная муфта, трансформатор. Все это существенно сокращает размеры капсулы ВЭУ, повышает общую надежность и ремонтопригодность, снижает уровень шума. Генерируемый переменный ток высокого напряжения (свыше 20 киловольт) преобразуется в постоянный ток. Несколько ВЭУ объединяются в группу (кластер), и энергия от них поступает по кабелям постоянного тока к общему преобразователю, подключенному к сети. Первая такая ВЭУ расчетной мощностью 3 МВт с трехлопастным ротором диаметром 90 метров и высотой мачты 70 метров сооружается в настоящее время в Швеции.

ГЛАВНАЯ ТЕМА

В третье тысячелетие мы вошли под фанфары радостных надежд, как это всегда бывает с круглыми датами. И, как всегда, очень быстро обнаружилось, что мы не смогли оставить за его порогом главные проблемы западной цивилизации – проблемы, единые для Европы, Северной Америки и России. Более того, ускоряющийся процесс глобализации стремительно превращает их в проблемы всей планеты.

На планете остается все меньше невосполнимых ресурсов, да и восполнимые по-прежнему не возобновляются в полной мере.