“ехн≥чн≥ науки > ѕроблеми ≥ перспективи розвитку в≥трових електростанц≥й

¬≥троенергетичн≥ установки (¬≈”) дос¤гли сьогодн≥ р≥вн¤ комерц≥йноњ зр≥лост≥ й у м≥сц¤х з≥ спри¤тливими швидкост¤ми в≥тру можуть конкурувати з традиц≥йними джерелами електропостачанн¤. « ус≥л¤ких пристроњв, що перетвор¤ть енерг≥ю в≥тру в механ≥чну роботу, у переважн≥й б≥льшост≥ випадк≥в використовуютьс¤ лопатев≥ машини з горизонтальним валом, установлюваним по напр¤мку в≥тру. Ќабагато р≥дше застосовуютьс¤ пристроњ з вертикальним валом.

¬≥трове колесо, розм≥щене у в≥льному потоц≥ пов≥тр¤, може в кращому випадку теоретично перетворити в потужн≥сть на його валу 16/27=0,59 (критер≥й Ѕетца) потужност≥ потоку пов≥тр¤, що проходити через площу перетину, ¤ке захоплюЇтьс¤ в≥тровим колесом. ÷ей коеф≥ц≥Їнт можна назвати теоретичним  ѕƒ ≥деального в≥трового колеса. ” д≥йсност≥  ѕƒ нижче ≥ дос¤гаЇ дл¤ кращих в≥трових кол≥с приблизно 0,45. ÷е означаЇ, наприклад, що в≥трове колесо з довжиною лопаст≥ 10 м при швидкост≥ в≥тру 10 м/с може мати потужн≥сть на валу в кращому випадку 85 квт.

Ќайб≥льше поширенн¤ з установок, що приЇднуютьс¤ до мереж≥, сьогодн≥ одержали в≥троенергетичн≥ установки (¬≈”) з одиничною потужн≥стю в≥д 100 до 500 квт. ѕитома варт≥сть ¬≈” потужн≥стю 500 квт складаЇ сьогодн≥ близько 1200 д≥л/квт ≥ маЇ тенденц≥ю до зниженн¤.

ѕор¤д з цим створюютьс¤ ¬≈” ≥ з ≥стотно б≥льшою одиничною потужн≥стю. ” 1978 р. у —Ўј була створена перша експериментальна ¬≈” мегаваттного класу з розрахунковою потужн≥стю 2 ћвт. —л≥дом за цим у 1979-1982 р. у —Ўј минулому споруджен≥ ≥ випробуван≥ 5 ¬≈” з одиничною потужн≥стю 2,5 ћвт. Ќайб≥льша на т≥Їњ годину ¬≈” (√ров≥ан) потужн≥стю 3 ћвт була споруджена в Ќ≥меччин≥ в 1984 р., але, на жаль, вона проробила лише дек≥лька сотень годин. ѕобудован≥ трохи п≥зн≥ше у Ўвец≥њ ¬≈” WTS-3 ≥ WTS-4 потужн≥стю в≥дпов≥дно 5 ≥ 4 ћвт були встановлен≥ у Ўвец≥њ ≥ —Ўј ≥ проробили перша 20, а друга 10 тис.ч.

”  анад≥ ведутьс¤ роботи з≥ створенн¤ великих в≥трових установок з вертикальним валом (ротор ƒарье). ќдна така установка потужн≥стю 4 ћвт проходить випробуванн¤ з 1987 р. ¬сього за 1993-2001 р. у св≥т≥ було споруджено близько 25 ¬≈” мегаватного класу.

–озрахункова швидк≥сть в≥тру дл¤ великих ¬≈” звичайно приймаЇтьс¤ на р≥вн≥ 11-15 м/с. ¬загал≥, ¤к правило, чим б≥льша потужн≥сть агрегату, т≥м на велику швидк≥сть в≥тру в≥н розраховуЇтьс¤. ќднак у зв'¤зку з м≥нлив≥стю швидкост≥ в≥тру велику частину часу ¬≈” виробл¤Ї меншу потужн≥сть. ¬важаЇтьс¤, що ¤кщо середньор≥чна швидк≥сть в≥тру в даному м≥сц≥ не менш 5-7 м/с, а екв≥валентне число годин у роц≥, при ¤кому виробл¤Їтьс¤ ном≥нальна потужн≥сть не менше 2000, то таке м≥сце спри¤тливе дл¤ установки великоњ ¬≈” ≥ нав≥ть в≥тровоњ ферми.

јвтономн≥ установки к≥ловатного класу, призначен≥ дл¤ енергопостачанн¤ пор≥вн¤но др≥бних споживач≥в, можуть застосовуватис¤ й у районах з меншими середньор≥чними швидкост¤ми в≥тру.

—ьогодн≥ в де¤ких промислово розвитих крањнах установлена потужн≥сть ¬≈” дос¤гаЇ пом≥тних значень. “ак, у —Ўј встановлено б≥льш 1,5 млн. квт ¬≈”, у ƒан≥њ ¬≈” робл¤ть близько 3% споживаноњ крањною енерг≥њ; найб≥лльша встановлена потужн≥сть ¬≈” у Ўвец≥њ, Ќ≥дерландах, ¬еликобритан≥њ ≥ Ќ≥меччин≥.

” м≥ру удосконалюванн¤ устаткуванн¤ ¬≈” ≥ зб≥льшенн¤ обс¤гу њхнього випуску варт≥сть ¬≈”, а значить ≥ варт≥сть виробленоњ ними енерг≥њ знижуютьс¤. якщо в 1981 р. варт≥сть електроенерг≥њ виробленоњ ¬≈”, складала приблизно 30 американських цент≥в за квт./год, то сьогодн≥ вона складаЇ 6-8 цент≥в. « обл≥ком того, що т≥льки в 2001 р. у —Ўј велис¤ роботи з чотирьох великих в≥трових ферм ≥з загальною потужн≥стю близько 200 ћвт, стаЇ ¤сно, що плановане ƒепартаментом ≈нергетики —Ўј зниженн¤ вартост≥ в≥тровоњ електроенерг≥њ до 2,5 цент≥в/ (квт. ч) ц≥лком реально.

” крањнах, що розвиваютьс¤, ≥нтерес до ¬≈” зв'¤заний в основному з автономними установками малоњ потужност≥, що можуть використовуватис¤ в селах, вилучених в≥д систем централ≥зованого електропостачанн¤. “ак≥ установки вже сьогодн≥ конкурентноздатн≥ з дизел¤ми, що працюють на привозному палив≥. ќднак у де¤ких випадках м≥нлив≥сть швидкост≥ в≥тру змушуЇ або встановлювати паралельно з ¬≈” акумул¤торну батарею, або резервувати њњ установкою на орган≥чному палив≥. ѕриродно, це п≥двищуЇ варт≥сть установки ≥ њњ експлуатац≥њ, тому поширенн¤ таких установок поки що невелике.

¬≥троенергетика у св≥т≥

¬≥троенергетичн≥ установки (¬≈”) дос¤гли сьогодн≥ р≥вн¤ комерц≥йноњ зр≥лост≥ й у м≥сц¤х ≥з середньор≥чними швидкост¤ми в≥тру б≥льш 5 м/сек усп≥шно конкурують ≥з традиц≥йними джерелами електропостачанн¤.

ѕеретворенн¤ енерг≥њ в≥тру в механ≥чну , електричну чи теплову зд≥йснюЇтьс¤ у в≥троустановках з горизонтальним чи вертикальним розташуванн¤м вала в≥тротурб≥ни. Ќайб≥льше поширенн¤ одержали в≥троенергетичн≥ установки з горизонтальною в≥ссю ротора, що працюють за принципом в≥тр¤ного млина. “урб≥ни з горизонтальною в≥ссю ≥ високим коеф≥ц≥Їнтом бистроходности мають найб≥льше значенн¤ коеф≥ц≥Їнта використанн¤ енерг≥њ в≥тру ( 0,46-0,48). ¬≥тротурб≥ни з вертикальним розташуванн¤м ос≥ менш ефективн≥ (0,45) , але волод≥ють т≥Їю перевагою, що не вимагають настроюванн¤ на напр¤мок в≥тру. Ќайб≥льше поширенн¤ з мережних установок сьогодн≥ одержали ¬≈” з одиничною потужн≥стю в≥д 100 до 500 квт. ѕитома варт≥сть ¬≈” потужн≥стю 500 квт складаЇ сьогодн≥ близько 1200 $/квт ≥ маЇ тенденц≥ю до зниженн¤.

¬≈” мегаваттного класу побудован≥ в р¤д≥ крањн ≥ на сьогодн≥шн≥й день перебувають у стад≥њ експериментальних чи досл≥джень досв≥дченоњ експлуатац≥њ.

¬ багатьох розвинутих крањнах ≥снують ƒержавн≥ програми розвитку поновлюваних джерел енерг≥њ, у тому числ≥ ≥ в≥троенергетики. «авд¤ки цим програмам зважуютьс¤ науково-техн≥чн≥, енергетичн≥, еколог≥чн≥, соц≥альн≥ й осв≥тн≥ задач≥. √енераторами проект≥в поновлюваних джерел енерг≥њ в ™вроп≥ Ї досл≥дницьк≥ центри (Riso, SERI (у даний час NREL), Sandia,ECN, TNO, NLR, FFA, D(FV)LR, CIEMAT ≥ ≥н.), ун≥верситети ≥ зац≥кавлен≥ компан≥њ.

” 1994 роц≥ , у ћадрид≥, на конференц≥њ У√енеральний план розвитку поновлюваних джерел енерг≥њ в ™вроп≥Ф крањнами ™вропейського —оюзу була прийн¤та декларац≥¤. ” Ућадридськ≥й декларац≥њФ були сформульован≥ мети по дос¤гненню 15% р≥вн¤ використанн¤ поновлюваних джерел енерг≥њ в загальному споживанн≥ енерг≥њ в крањнах ™вропейського —оюзу до 2010 р.[ 184 ]. ” 1994 р. у крањнах ™вропейського —оюзу встановлена потужн≥сть сон¤чних батарей, мини г≥дроелектростанц≥й ≥ в≥троенергетичских установок склала 5.3 ”т, до 2010 дол≥ передбачаЇтьс¤ змонтувати устаткуванн¤ з установленою потужн≥стю 55 ”т.

ѕоставлен≥ ц≥л≥ дос¤гаютьс¤ р≥шенн¤м задач в област≥ пол≥тики, п≥льгового податкового законодавства, державноњ ф≥нансовоњ п≥дтримки через науково-техн≥чн≥ програми , п≥льгового кредитуванн¤, створенн¤ ≥нформац≥йноњ мереж≥, системи утворенн¤, стажувань, просуванн¤ високих технолог≥й , створенн¤м робочих м≥сць на виробництвах ≥ п≥дготовки сусп≥льноњ думки.

—при¤тлив≥ умови дл¤ розвитку енергетики дозвол¤ти до 2020 р. зб≥льшити споживанн¤ електричноњ енерг≥њ на 30% у тому числ≥ за рахунок поновлюваних джерел енерг≥њ на 15%.

” таблиц≥ 3. приведено сп≥вв≥дношенн¤ дл¤ виробленн¤ електроенерг≥њ р≥зними поновлюваними джерелами енерг≥њ в крањнах ™вропи по оптим≥стичних ≥ песим≥стичних прогнозах до 2020 дол≥. ѕрогноз складений на п≥дстав≥ анал≥зу темп≥в приросту встановленоњ потужност≥ р≥зних вид≥в поновлюваних джерел енерг≥њ в крањнах ™вропейського —оюзу. „астка в≥тровоњ енерг≥њ буде складати по песим≥стичн≥й оц≥нц≥ 15%, по оптим≥стичн≥й оц≥нц≥ 16%.

ўор≥чно в ™вроп≥ встановлена потужн≥сть в≥троагрегат≥в складаЇ 200 MW ѕри спри¤тливих умовах прир≥ст установленоњ потужност≥ може скласти 800 MW. Ќайб≥льш ефективними по нарощуванню встановленоњ потужност≥ в≥тростанц≥й Ї програми крањн ™вропи ,  итаЇв≥, ≤нд≥њ , —Ўј,  анади.

ўор≥чний оборот за рахунок продаж≥в в≥броперетворювач≥в у крањнах ™вропи складаЇ 400 MECU. Ѕ≥льш 10 найб≥льших банк≥в ™вропи ≥нвестують в≥троенергетичну ≥ндустр≥ю. Ѕ≥льш 20 великих ™вропейських приватних ≥нвестор≥в ф≥нансують в≥троенергетику. ¬арт≥сть в≥тровоњ енерг≥њ залежить в основному в≥д наступних 6 параметр≥в:

≥нвестиц≥й у виробництво в≥троагрегата ( виражаЇтьс¤ ¤к в≥дношенн¤ $/кв. м - ц≥на одного кв. метра захоплюваноњ площ≥ ротора в≥тротурб≥ни);

коеф≥ц≥Їта корисноњ д≥њ системи;

середньоњ швидкост≥ в≥тру ;

приступност≥;

техн≥чного ресурсу.

«а останн≥ три дес¤тил≥тт¤ технолог≥¤ використанн¤ енергетичних ресурс≥в в≥три була зосереджена на створенн≥ мережних в≥троагрегат≥в WECS. ” цьому напр¤мку дос¤гнут≥ значн≥ усп≥хи. Ѕагато тис¤ч сучасних установок WECS ви¤вилис¤ ц≥лком конкурентноздатними стосовно звичайних джерел енерг≥њ. ≤снуюч≥ електричн≥ мереж≥ зд≥йснюють транспортуванн¤ електроенерг≥њ вироблюван≥ в≥тропарками в р≥зн≥ рег≥они.

¬ останн≥ роки ≥нтенсивно стали розвиватис¤ технолог≥њ використанн¤ енерг≥њ в≥тру в ≥зольованих мережах. ¬ ≥зольованих мережах електропередач неминуч≥ витрати на одиницю зробленоњ енерг≥њ в багато раз≥в вище , н≥ж у централ≥зованих мережах електропередач. ”становки, що робл¤ть електроенерг≥ю, звичайно заснован≥ на невеликих двигунах внутр≥шнього згор¤нн¤ , що використовують дороз≥ паливо , коли витрати на транспортуванн¤ т≥льки палива часто п≥дн≥мають варт≥сть одиниц≥ зробленоњ енерг≥њ в дес¤тки раз≥в в≥д вартост≥ енерг≥њ в кращих централ≥зованих мережах електропередач. ” невеликих мережах електропередач установки, що подають електроенерг≥ю, Ї набагато б≥льш гнучкими: сучасний комплект генератор≥в на дизельному палив≥ можна запустити , синхрон≥зувати ≥ п≥дключити до ≥зольованоњ мереж≥ менш чим за двох секунд. ѕеретворенн¤ енерг≥њ в≥тру Ї альтернативним поновлюваним джерелом енерг≥њ , щоб зам≥нити дороз≥ паливо. Ќов≥ досл≥дженн¤ техн≥чноњ зд≥йснюваност≥ проект≥в використанн¤ в≥троустановок разом з дизельгенераторами в ≥зольованих мережах показують ,що св≥товий потенц≥ал дл¤ незалежних систем WECS нав≥ть вище, чому систем WECS, п≥дключених у звичайн≥ мереж≥ електропередач. ” таблиц≥ 6 приведен≥ параметри д≥ючих в≥тро-дизельних систем. «азначен≥ системи були побудован≥ в 1985-1990 р.м. ѓхн¤ експлуатац≥¤ ви¤вила необх≥дн≥сть удосконалюванн¤ систем, створенн¤ автоматизованого керуванн¤.

1	2	3

Ќазва: ѕроблеми ≥ перспективи розвитку в≥трових електростанц≥й
ƒата публ≥кац≥њ: 2005-03-24 (2558 прочитано)