100 вопросов и ответов по ветроэнергетике — 2

Выдержки из брошюры «Ветроэнергетика. Вымыслы и факты. Ответы на 100 вопросов«

Авторы: П. П. БЕЗРУКИХ д. т. н., П. П. БЕЗРУКИХ (МЛАДШИЙ)

Начало…

ЧТО ТАКОЕ ВЕТРОСТАНЦИЯ?

В энергетике станции любого типа стремятся укрупнять, чтобы снизить удельные затраты на их обслуживание. Ветроустановки не составляют исключения, с этой же целью их объединяют в группы, называемые «ветростанциями» (ВЭС) или «ветропарками» и «ветрофермами» (в зарубежной литературе). Так что ВЭС — это группа ВЭУ объединенная электрическими связями и общим обслуживанием.

Увеличение мощности (расширения) станции осуществляется чрезвычайно просто. Но главное отличие ВЭС от традиционных электростанций состоит в другом.

Мощность на ВЭС как бы рассредоточена. Например, ВЭС мощностью 100 МВт может состоять из 50 ветроустановок единичной мощностью 2 МВт. В случае возникновения неисправности отключается одна ВЭУ, то есть теряется лишь двадцать пятая часть установленной мощности. На традиционной же электростанции мощность 100 МВт сосредоточена в одном агрегате и в случае возникновения неисправности теряется 100% генерирующей мощности.

КАКИЕ БЫВАЮТ ВЕТРОСТАНЦИИ?

Ветроэнергетика разделилась на два существенно отличающихся направления. Ветростанции на суше по-английски называемые «onshore» и ветростанции в море на небольших пока глубинах «offshore».

Основное отличие по конструкции состоит в фундаментах. На море это более дорогое и более массивное сооружение. Второе существенное отличие — передача энергии от ВЭУ к подстанции осуществляется кабелем, проложенным по морскому дну. Есть морские ВЭС у которых

подстанция также расположена в море и к ней подходят кабели от ВЭУ а затем уже по кабелям более высокого напряжения энергия передается на сушу.

КАКОВА ЕДИНИЧНАЯ МОЩНОСТЬ ВЕТРОУСТАНОВКИ?

Единичная мощность ветроустановок имеет широчайший диапазон от 40 Вт до 6000 кВт. За последние три года ветростанции комплектуются, в основном, ветроустановками единичной мощности от 1 до 3 МВт. Ветроустановка мощностью 5 МВт — это грандиозное сооружение: диаметр ротора 120 метров. Высота башни около 100-120 метров. Представьте себе футбольное поле, поставленное вертикально на высоту 100 метров и вы получите представление, что это за сооружение и каковы должны быть технологии и материалы, чтобы это сооружение непрерывно вращалось в течение десятилетий и вырабатывало энергию нужного качества. Данные по самым крупным ВЭУ даются в таблице 7.

Таблица 7. Наиболее крупные ветроустановки в мире

	Enercon E-112	Enercon E-126	Repower 5M	Repower 6M	Bard 5. 0
Мощность, МВт	4,5-6	6-7,5	5,0-7,5	6,15	5,0
Высота башни, м	124	135	117	100	90
Диаметр ротора, м	112	126	126	126	122
Скорость вращения ротора, об/мин	8-13	8-13	6,9-12,1

СКОЛЬКО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ МОЖЕТ ВЫРАБОТАТЬ ВЕТРОУСТАНОВКА?

Электрическая энергия измеряется в ватт-часах или киловатт-часах (1 кВт*ч = 1000 Вт*ч).

Одна электрическая лампочка мощностью 100 Вт за десять часов потребляет 1 кВт*ч электроэнергии.

Когда мы говорим, что мощность ветроустановки равна 10 кВт, это не значит, что она может отдавать такую мощность всё время. Она может отдавать эту мощность, если скорость ветра будет равна или больше номинальной. В другое время установка работает с мощностью меньше номинальной. Поэтому в год ветроустановка мощностью 10 кВт в среднем может выработать 15, 0-20, 0 тыс. кВт*ч в зависимости от среднегодовой скорости ветра.

СКОЛЬКО ДОМОВЛАДЕНИЙ МОЖЕТ ОБЕСПЕЧИТЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЕЙ ВЕТРОУСТАНОВКА МОЩНОСТЬЮ 1000 КВТ (1 МВТ)?

По той же причине, о которой говорилось выше ветроустановка развивает разную мощность из-за изменения скорости ветра. Поэтому в год, а в году мы имеем 8760 часов, установка мощностью 1 МВт вырабатывает от 2 до 3 млн кВт*ч. В наших деревнях в самом лучшем случае одна семья (дом) в год потребляет 1, 5-2, 5 тыс. кВт*ч электроэнергии. Берем среднюю цифру (2 тыс. кВт*ч в год) и получаем, что ВЭУ мощностью 1 МВт может обеспечить электричеством от 1000 до 1500 семей (домов) в год.

ЧТО ОЗНАЧАЕТ ТЕРМИН «ЛАЙФ-ЦИКЛ ЭМИССИИ»?

Этот термин означает, что для энергоустановок, у которых нет эмиссии парниковых газов в процессе их работы, как, например, ветроустановок, следует учитывать эмиссию парниковых газов от энергии, затраченной на их производство на предприятии-изготовителе, транспортировку, монтаж, сервисное обслуживание и утилизацию. Это и называется «лайф-цикл эмиссии» («lifecycle emissions»). Другими словами, нужно учитывать весь жизненный цикл изделия и принимать в расчет процессы, которые связаны с эмиссией CO₂.

По данным EWEA для ветроустановок достаточно проработать от трех до шести месяцев, чтобы они выработали столько электроэнергии, сколько было затрачено на производство, строительство, монтаж и утилизацию. За это время будет предотвращен объем эмиссии равный эмиссии на предварительных этапах.

В течение срока службы 20-25 лет ветроустановка вырабатывает электроэнергии в 80 раз больше, чем на нее затрачено во время жизненного цикла, начиная от производства комплектующих изделий.

Ветроэнергетика имеет наиболее низкую «лайф-цикл эмиссию» из всех энергетических технологий.

ЕСТЬ ЛИ ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЕТРОСТАНЦИЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ?

Да, есть, как и влияние любой энергетической или промышленной технологии. Но имеется принципиальное отличие: негативное влияние от ВЭС носит локальный характер и может быть смягчено людьми. В то время как негативное влияние топливных электростанций имеет глобальное влияние и его локализация очень затруднительна. Итак, имеем следующие виды негативного влияния ВЭС на среду обитания человека:

• вторжение в ландшафт;
• эрозия почвы;
• гибель птиц и летучих мышей;
• опасность гибели людей;
• искажение телевизионных и коммуникационных сигналов;
• шум.

Однако давайте рассмотрим каждый вид влияния отдельно.

ЧТО ТАКОЕ ВТОРЖЕНИЕ В ЛАНДШАФТ?

Кому-то нравится, кому-то нет появление в пределах видимости ветроустановки. Огромное большинство людей со временем привыкают к наличию ВЭУ в привычном виде окрестностей. Вопрос для жителей России не очень-то понятен. Мы привыкли, что нас никогда не спрашивали и не спрашивают о сооружении, например, ретрансляторной мачты или опоры ЛЭП. Однако в Европе принято об этом спрашивать жителей.

В 2007 году Eurobarometer провел исследования и подтвердил, что к ветроустановкам относятся положительно 71% граждан Евросоюза, в то время как в Дании — 93%, в Греции — 88%, на Кипре — 83%. Только солнечную энергетику поддерживает в среднем 80%, тогда как газовые станции — 42%, угольные — 26%, атомные — 20%.

ГОВОРЯТ, ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА ПОГУБИТ ПТИЦ И ЛЕТУЧИХ МЫШЕЙ. ТАК ЛИ ЭТО?

Если не располагать ветростанции на путях миграции птиц и около пещер, где зимуют летучие мыши, то случаи гибели птиц от столкновения с ветроустановками будут составлять сейчас и в будущем не более 1% от общего количества гибели птиц от результатов человеческой деятельности. Это резюме исследований, проведенных в США и Канаде совместно ветроэнергетиками и биологами.

Основными причинами гибели птиц в результате человеческой деятельности в США согласно этим исследованиям являются:

• гибель от кошек (около 1 млрд в год);
• столкновение с высотными зданиями (от 100 млн до 1 млрд в год);
• гибель от охотников (100 млн в год);
• столкновение с автотранспортом (от 60 до 80 млн в год);
• столкновение с телевизионными и ретрансляционными башнями (от 10 до 40 млн в год);
• гибель от пестицидов (67 млн в год);
• столкновение с линиями электропередач (от 10 тыс. до 174 млн в год).

В Европе в 2003 году в Испании проведено исследование гибели птиц от 692 ветроустановок на 18 ВЭС. Получено, что гибель больших и средних птиц составила 0, 13 на ветротурбину в год.

Королевское общество защиты птиц Великобритании (RSPB) заявило, что у них с ветростанциями не ассоциируется какие-либо значительные случаи гибели птиц. Было констатировано, что от ветроустановок гибель птиц составляет 0, 01-0, 02% от гибели птиц, связанных с человеческой деятельностью.

КАК ОЦЕНИВАЕТСЯ ОПАСНОСТЬ ВЕТРОУСТАНОВОК ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА?

Эту опасность связывают с возможностью поражения людей в результате отрыва лопасти или кусками льда отлетевшего от лопасти при обледенении.

Однако практика говорит о том, что в настоящее время, достигнут очень высокий уровень механической надежности лопастей. Ветроустановки зачастую располагаются рядом с местами возможного появления людей. В мире работает около 200 тысяч ветроустановок и не зафиксировано ни одного случая гибели или ранения людей в результате отрыва лопасти или отлетевшими от лопасти кусочком льда. Зафиксирован один случай в Германии гибели парашютиста, которого занесло ветром на работающую ветроустановку. Вряд ли можно себе представить электростанцию более безопасную для обслуживающего персонала и окружающих людей, чем ветростанция.

Напомним, что ветростанция полностью автоматизирована и на ВЭУ ведется контроль вибрации. При возрастании вибрации выше нормы, что возможно при обледенении, ВЭУ немедленно останавливается.

Добавим еще одно немаловажное преимущество. Никакая мыслимая и немыслимая авария на ВЭС не может привести к технической катастрофе типа аварии на Саяно-Шушенской ГЭС, не говоря уже о Чернобыльской АЭС.

НАСКОЛЬКО ШУМНЫ ВЕТРОУСТАНОВКИ?

Не так уж очень. Давайте разберемся с фактами в руках.

Источником шума на ВЭУ является механическая передача от ветро- колеса к генератору, в основном шум редуктора (механический шум) и шум при работе ветроколеса (аэродинамический шум). Для снижения механического шума используются гасители различной конструкции, а также применяется звукоизолирующее покрытие кабины.

В результате противошумных конструктивных решений в безредук- торных ветроустановках, например фирмы Enercon можно спокойно разговаривать в кабине не повышая голоса при работающей установки.

Аэродинамический шум стараются снизить соответствующим изменением профиля лопастей и выбором оптимальной скорости вращения ветроколеса. Вот как реально выглядит шумность ВЭУ по сравнению с другими источниками шума (Таблица 11) по данным Американской ветроэнергетической ассоциации.

Таблица 11. Шумность ветроустановки по сравнению с другими источниками шума по данным Американской ветроэнергетической ассоциации

Источник шума	Величина шума, децибелы
Турбина самолета	140-150
Пневматический молоток	120-130
Промышленные помещения	110
Стереомузыка	100
Салон автомобиля	80-90
Помещения офиса	70
Жилое помещение (холодильник)	60
Ветротурбина на расстоянии 200-250 м от башни	50
Городской шум в спальне	40
Шепот	30
Шорох падения листьев	10-20

А так выглядит сравнительная характеристика источников шума по данным Европейской ветроэнергетической ассоциации (Таблица 12).

Таблица 12. Сравнительная характеристика источников шума по данным Европейской ветроэнергетической ассоциации

Источник шума	Величина шума, децибелы
Порог слышимости	0
Сельская ночь, фон	20-40
Спальная комната	35
Ветроустановка на расстоянии 350 м	35-45
Оживленная дорога на расстоянии 5 км.	35-45
Легковой автомобиль, скорость 65 км/ч, расстояние 100 м	55
Главный офис фирмы в максимум активности	60
Разговор, беседа	60
Грузовой автомобиль, скорость 50 км/ч, расстояние 100 м	65
Городской транспорт	90
Пневматический бур на расстоянии 7 м	95
Самолет на расстоянии 250 м	105
Болевой порог	140

Эти две таблицы хорошо дополняют друг друга.

При выборе площадки для установки ВЭУ необходимо обеспечить удаленность от жилья на 200-250 метров. При этом необходимо учесть розу ветров и соотношение высоты между местом установки ВЭУ и жильем.

ГОВОРЯТ, ЧТО ОТ ШУМА ВЕТРОСТАНЦИЙ ГИБНУТ ЧЕРВЯКИ И НАСЕКОМЫЕ, А ЗА НИМИ ГРЫЗУНЫ И ХИЩНИКИ. ЧЕРЕЗ НЕКОТОРОЕ ВРЕМЯ ТЕРРИТОРИЯ ВЕТРОСТАНЦИЙ НАПОМИНАЕТ ПУСТЫНЮ. ТАК ЛИ ЭТО? О ЧЕМ ДУМАЮТ В ЕВРОПЕ, РАЗВИВАЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКУ УСКОРЕННЫМИ ТЕМПАМИ?

Нет, не так. Это самый живучий миф, не имеющий отношения к реальности. Его особенность ещё и в том, что живет этот миф в основном в России и среди тех людей, которые профессионально не занимаются ветроэнергетикой, но чего-то, когда-то, где-то об этом слышали.

Поскольку уже этот миф уже перекочевал в правительственные сферы, с ним следует разобраться подробно.

Во-первых, на грызунов (мыши, кроты, землеройки — предмет особой заботы отнюдь не экологов) действует вибрация. Промышленность изготавливает для садоводов специальные устройства для отпугивания грызунов, основанные на этом принципе. Но дело в том, что ветроустановки имеют мощнейший фундамент, который гасит вибрации башни. Влияние этой вибрации распространяется на несколько десятков метров, а расстояние между ВЭУ несколько сотен метров. Так что любители грызунов могут быть спокойны. Им ничего не угрожает, они только на несколько метров меняют свое место жительство.

Другой аспект угнетающего влияния на людей, животных и насекомых — звуковые волны с частотой менее 20 герц, так называемый «инфразвук», для людей особую неприятность составляют частоты 7-10 герц. Но дело в том, что эта опасность преодолена еще на заре ветроэнергетики.

История вопроса такова. В семидесятых годах в начале взросления ветроэнергетики на первых конструкциях ВЭУ генерировался шум, среди спектра различных частот которого имелась составляющая с частотой 3-10 Гц. Это явление было преодолено выбором профиля лопастей и выбором скорости вращения ветроколеса, а также выбором конструкции ветроустановок, когда ветроколесо «встречает ветер». Проблема

была решена. «Инфразвук» ветроустановка не генерирует. Всякие публикации по этому вопросу в научных журналах прекратилась примерно к 1985 году. Все об этой проблеме забыли, кроме отдельных «знатоков» в России. Авторам приходилось бывать на ветростанциях штата Калифорния в США и на территории ВЭС Tehachap Pass, на которой установлено 7 тысяч ветроустановок, видеть сусликов и даже койота, который охотился за ними. Плотность современных ВЭС гораздо ниже, поскольку единичная мощность ВЭУ, которыми комплектуется современная ВЭС, составляет 1 МВт и выше, расстояние между ветроустановками достигает 400-500 метров. В этих условиях и подавно отсутствует всякая опасность для насекомых, птиц и грызунов подвергаться отрицательным воздействиям от шума ветроустановок и не только от «инфразвука». Площадь между ветряками используется либо как пастбище, либо для выращивания сельскохозяйственных и кормовых культур. Обычная картина на полях Германии, Дании, Голландии, где приходилось бывать авторам: скот, пасущийся рядом с ветроустановками, чайки, летающие между ними, и насекомые, спокойно занимающиеся своими делами в траве.

Любопытное свидетельство по данному вопросу приводит EWEA. Ветростанции очень популярны среди фермеров, поскольку их земля продолжает использоваться для получения растущих урожаев зерновых или выращивания трав для пастбищ. Овцы, коровы и лошади не испытывают беспокойства от ветроустановок. Наряду с доходами от аренды земли под ветроустановки, фермеры продолжают получать доход от животноводства и растениеводства.

Неужели этих фактов недостаточно и миф о гибели грызунов будет возникать, как только речь будет заходить о строительстве ВЭС.

В заключении приводится перевод соответствующего раздела книги EWEA.

Звук низкой частоты, известный как инфразвук, может вызывать утомление и раздражение у чувствительных людей и поэтому широко изучается во всех странах. Самое главное состоит в том, что современные турбины, расположенные ветроколесом «на ветер» (up-wind) генерируют не очень мощный инфразвук, как правило, ниже порога восприятия.

Обозрение всех известных публикаций результатов измерений инфразвука от ветротурбин убедительно показывает, что ветротурбины типа «на ветер» генерируют инфразвук, величиной которого можно в оценке экологического эффекта пренебречь.

Опыт развития ветровых станций Европы свидетельствует, что шум от ветротурбин в общем очень мал. Сравнение многих устройств, генерирующих шум, с ветроустановками показывает, что шум от ветротурбин в Европе небольшая проблема. Информация из США также свидетельствует, что недовольство шумом от ветротурбин выражается весьма редко и обычно находится удовлетворительное решение. [Wind Energy — the facts, EWEA, London sterling, VA, 2009, p. 331].

КАК ВЕТРОУСТАНОВКИ ВЛИЯЮТ НА МИКРОКЛИМАТ МЕСТНОСТИ, В ЧАСТНОСТИ НА СКОРОСТЬ ВЕТРА И ЕГО ЭНЕРГИЮ? НЕ ЯВЛЯЮТСЯ ЛИ ВЕТРОСТАНЦИИ ЕЩЕ ОДНОЙ ПРИЧИНОЙ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА?

Этот вопрос можно отнести к заблуждениям. Во-первых, самое большое препятствие для ветра представляют леса. Но никто не призывает к их рубке, чтобы дать простор ветру. Но это так к слову.

Действительность же заключается в том, что высота приземного слоя воздуха, в котором «гуляют» ветра, как минимум составляют 10 км. Многочисленными примерами доказано, что скорость ветра после препятствия восстанавливается на расстоянии десяти высотам препятствия. Энергия ветра как бы восстанавливается из верхних слоев приземного слоя. Для дальнейших рассуждений еще нужно сказать, что современные ветроустановки с диаметром ветроколеса 80100 метров, устанавливаются друг от друга на расстоянии 5-10 диаметров ветроколеса, в нашем примере от 400 до 1000 метров.

Определим максимально какую долю энергии отнимает ветроустановка с диаметром ветроколеса 100 метров от приземного слоя 1 км. При этом знать нужно немного, что энергия, отнимаемая ветроустановкой пропорциональна площади, а ометаемая площадь, то есть площадь вращающегося ветроколеса равна S=πR², то есть квадрату радиуса умноженному на коэффициент π = 3, 14. Также необходимо знать, что ветроустановка «отнимает» от энергии набегающего ветра в лучшем случае половину, к_в=0, 5. Отсюда, энергия, отбираемая нашей ветроустановкой пропорциональна площади равной kS = 0, 5*3, 4*50² = 3925 м².

Энергия ветра, пролетающего мимо ветроустановки, пропорциональна высоте приземного слоя h = 1000 м, и расстоянию между ветроустановками l=500 м, то есть S_верх =l*h = 1000 * 500 = 500000 м². Отсюда доля энергии ветра, отбираемая ветроустановкой от приземного слоя составляет 3925/500000 х 100 = 0, 785%.

Всякому здравомыслящему человеку ясно, что такая величина не в состоянии как — либо повлиять на изменение местного климата.

ПРАВДА ЛИ, ЧТО ВЕТРОУСТАНОВКИ ОБЛАДАЮТ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИМ ПОЛЕМ, УГНЕТАЮЩЕ ДЕЙСТВУЮЩИМ НА ПТИЦ И ПРОЧУЮ ЖИВНОСТЬ?

Это даже не миф и не заблуждение, а забвение школьного курса физики. Электростатическое поле возникает между двумя неподвижными зарядами: положительным и отрицательным.

Электростатическое поле могло бы возникнуть при трении воздуха о пластиковую лопасть. Но заряды от лопасти отводятся в систему заземления. Так что электростатического поля на ВЭС нет. Но там, где есть электричество, там есть электромагнитное поле. Оно есть и от мобильных телефонов, электролампочки и любого бытового прибора. Но его интенсивность настолько мала, что в жизни мы его не замечаем.

Птицы его не замечают, когда сидят на проводах, а аисты умудряются строить гнезда на опорах ЛЭП 6-10 киловольт.

Птицы гибнут от столкновения с ветряками и этот вопрос подробно рассмотрен в ответе на вопрос № 59.

СКОЛЬКО НУЖНО ЗЕМЛИ ДЛЯ ВЕТРОСТАНЦИИ?

Собственно под ветроустановку нужно 200-400 квадратных метров, плюс дорога к ней, длина которой зависит от общей схемы дорог.

Если ВЭС располагается на плодородных землях, то промежутки между ВЭУ используются по своему прямому сельскохозяйственному назначению. В США и Европе среди фермеров процветает бизнес, они получают арендную плату за предоставления земли под ветроустановки, продолжая заниматься своим прямым делом; выращиванием сельскохозяйственных культур и животноводством. Причем в договорах предусматривается 100% рекультивация земли после истечения срока службы ВЭУ.

Но чаще всего ВЭУ располагаются на землях не пригодных для сельского хозяйства. Описанная выше ситуация резко отличается от земле- отвода под тепловые и атомные электростанции, не говоря уже о ГЭС с крупным водохранилищем. В этом случае земли для сельского хозяйства теряются безвозвратно.

СУЩЕСТВУЕТ МНЕНИЕ, ЧТО ВЕТРОСТАНЦИИ НЕ СНИЖАЮТ ОБЪЕМ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ ОТ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ: ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ПРОДОЛЖАЮТ РАБОТАТЬ ИЗ-ЗА НЕСТАБИЛЬНОСТИ ПОСТУПЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ ОТ ВЕТРОСТАНЦИЙ. ТАК ЛИ ЭТО?

Нет, конечно не так. Во-первых, количество вредных выбросов прямо пропорционально количеству сожженного топлива. А количество сожженного топлива на тепловых электростанциях (ТЭС) напрямую зависит от количества выработанной энергии. Здесь нужно взять поправку на снижение кпд тепловой станции при снижении нагрузки, но это несоответствие составляет несколько процентов. Значит, с выдачей энергии от ВЭС снижается энергия, вырабатываемая на ТЭС и, следовательно, снижается объем вредных выбросов.

Во-вторых, регулирование мощности в энергосистеме ведут обычно гидростанции, поэтому небольшие изменения мощности от ВЭС воспринимаются гидростанциями.

В-третьих, даже если в энергосистеме регулирование мощности ведут тепловые станции, то, как показывают исследования, при вводе ветростанции мощностью 100 МВт, дополнительная мощность для регулирования на ТЭС требуются всего около 2 МВт.

Так что сокращение вредных выбросов при работе ВЭС является неоспоримым фактом.

КАК ВЛИЯЮТ ВЕТРОУСТАНОВКИ НА КАЧЕСТВО ВОЗДУХА?

Положительно, поскольку от ВЭУ нет эмиссии парниковых газов, как от всех тепловых электростанций; нет выбросов газов, образующих кислотные дожди и смоги, нет выбросов твердых частиц, как от угольных электростанций.

ВЕТРОУСТАНОВКИ ИСКАЖАЮТ СИГНАЛЫ РАДАРОВ И РАДИО?

До недавнего времени считалось, что помехи радио и телевизионному приему от ВЭУ незначительны, если избегать их строительства в одну линию по направлению к передающей станции или располагать на достаточном расстоянии. Если передача теле- и радиосигналов осуществляется через спутник, проблема отпадает автоматически.

Лопасти первых ветроагрегатов выполнялись из металла или дерева. Металлические лопасти отражают радио и телевизионные сигналы, а деревянные — поглощают их. Из-за малого количества подобных агрегатов и их небольших размеров они не рассматривались как помеха для радио — и телесигналов. С ростом мощностей и размеров ВЭУ их лопасти почти повсеместно выполняются из стекловолокна, без каких-либо металлических включений, и, поэтому они полупрозрачны для теле- и радиосигналов. С дальнейшим увеличением размеров и мощностей ВЭУ до 1 МВт и более для защиты лопастей от ударов молнии внутри лопастей стали закладываться алюминиевые проводники довольно значительного сечения, по которым ток при ударе молнии уходит в землю. Такие лопасти становятся своего рода зеркалами для проходящих радио- и телесигналов.

Помехи, вызванные отражением электромагнитных волн лопастями ветровых турбин, могут сказываться на качестве телевизионных и микроволновых радиопередач, а также на работе различных навигационных систем в районе размещения ветрового парка ВЭС на расстоянии нескольких километров. ВЭУ становится препятствием для сигналов военных радаров.

На основании многочисленных исследований дается следующая рекомендация: для уменьшения влияния ВЭУ на радио и телевизионную связь необходимо располагать ВЭС на расстоянии, исключающем их влияние на работу радио- и телекоммуникационных систем, (обычно до 1 км) использовать при производстве лопастей радиопоглощающие покрытия.

ЧТО ДЕЛАЮТ ПРОИЗВОДИТЕЛИ, ЧТОБЫ СНИЗИТЬ УРОВЕНЬ ШУМА?

Таких направлений несколько. Среди них.

• Ориентация на ветер. Раньше практиковалось две конструкции ветротурбин. Одна, когда ветер набегает на ветроколесо («на ветер»), вторая, когда ветер сначала встречает гондола, а затем ветроколесо («под ветер»). На конструкции «под ветер» ориентация ветроколеса происходит за счет давления ветра и никаких дополнительных устройств поворота не нужно. В конструкциях «на ветер» ориентация происходит с помощью специального механизма поворота, действующего от датчика направления ветра — флюгера. Это существенно усложняет конструкцию ветроустановки, но именно эту конструкцию приняли все современные фирмы и именно потому, что она издает гораздо меньше шума. В конструкциях «под ветер», набегающий поток ветра встречает гондолу, турбулизируется ею и начинает издавать импульсы скачков шума. Поэтому в настоящее время почти все мощные ветроустановки выполняются с ориентацией «на ветер».
• Башни и гондолы обтекаемой формы. Для башни принята за базу коническая стальная труба. Решетчатые башни на мощных ВЭУ применяются крайне редко, хотя они гораздо дешевле. Причина такая: стремление уменьшить турбулизацию потока и снизить шум. Если раньше кабина была угловатой формы, то сейчас практически все кабины обтекаемой формы.
• Усиление звукопоглощения кабин и применение других конструктивных решений по оборудованию. Внутренность кабины обшивается специальными звукопоглощающими материалами. Источники технического шума, в первую очередь редукторы, покрываются звукопоглощающими кожухами, крепление к несущей раме оборудования (редуктор, генератор, подшипник) осуществляется с применением демпфирующих прокладок, что снижает вибрацию и механический шум.
• Лопасти ветроколеса становятся более эффективными. С накоплением опыта все более совершенствуется аэродинамический профиль лопастей, они становятся более эффективными и одновременно менее шумными.

ЧТО МОЖНО СКАЗАТЬ О ШУМНОСТИ МАЛЫХ ВЕТРОУСТАНОВОК?

Парадоксально, но шумность малых ВЭУ больше, чем шумность больших ветротурбин, за исключением ветроустановок с вертикальной осью, по крайней мере, по двум причинам:

• скорость вращения ветроколеса и соответственно концов лопастей малых ВЭУ выше, чем у больших;
• гораздо больше средств выделяется на исследования по снижению шума от больших машин, чем для малых.

Поскольку неприятности от шума малых ВЭУ испытывает в основном владелец ВЭУ, то пока шумность малых ветроустановок не является препятствием их использования. Ветроустановки с вертикальной осью практически бесшумны и их можно располагать на крышах строений и домов.

КАКИЕ РЕАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ РОССИИ?

Согласно исследованию, проведенному группой ученых и специалистов, экономический потенциал ветроэнергетики составил 33 млрд кВт*ч в год, то есть такое количество электроэнергии экономически выгодно вырабатывать на ВЭС уже в настоящее время.

В 2010 году в России всеми электростанциями произведено 1036, 8 млрд кВт*ч, следовательно возможности ветроэнергетики составляют около 3, 2% от общего производства. Даже если экономический потенциал и уменьшить в два раза, то и в этом случае возможности ветроэнергетики нельзя недооценивать.

КАКИЕ СУБЪЕКТЫ РФ МОГЛИ БЫ РАССЧИТЫВАТЬ НА СУЩЕСТВЕННОЕ УЧАСТИЕ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ В ПОКРЫТИИ СВОИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ НУЖД?

Одним из основных параметров, отражающих возможности использования ветра, является его среднегодовая скорость. Если эта скорость составляет 5 м/с на высоте измерения 10 м (высота флюгера), то более, чем вероятно, что применение ВЭУ будет эффективным. Это является условием применения ВЭУ с единичной мощностью 100 и выше кВт. С увеличением среднегодовой скорости ветра эффективность ВЭУ сильно увеличивается, поскольку количество вырабатываемой электроэнергии пропорционально кубу скорости ветра, ВЭУ малой мощности могут быть эффективны и при меньшей среднегодовой скорости ветра.

Расчеты, проведенные для всей территории России, показывают, что эффективными для использования ВЭУ является всё Арктическое побережье от Кольского полуострова до Чукотки, а также побережья Берингово и Охотского морей.

Зонами эффективного применения ветроустановок являются по субъектам Российской Федерации области: Архангельская, Астраханская, Волгоградская, Калининградская, Камчатская, Ленинградская, Магаданская, Мурманская, Новосибирская, Пермская, Ростовская, Тюменская; края: Краснодарский, Приморский, Хабаровский; республики: Дагестан, Калмыкия, Карелия, Хакасия, Саха (Якутия); автономные округа: Коми-Пермятский, Ненецкий, Чукотский, Ямало-Ненецкий.

КАКИЕ МЕРЫ ПОДДЕРЖКИ СЛЕДОВАЛО БЫ ПРИНЯТЬ В РОССИИ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ?

Как известно, в октябре 2007 года приняты поправки к Федеральному закону № 35-ФЗ «Об электроэнергетике», устанавливающие некоторые меры стимулирования и государственной поддержки использования ВИЭ. В частности, предусматривалось введение в 2008 году подзаконных актов, касающихся подключения электростанций с использованием ВИЭ к сетям общего пользования, а также установления надбавок к тарифу на электроэнергию, вырабатываемую на таких электростанциях. Однако до настоящего времени (июль 2011 г. ) комплект необходимых подзаконных актов не разработан и в России отсутствуют какие-либо меры по стимулированию использования возобновляемых источников энергии, и ветроэнергетики в том числе. На базе опыта других стран, практикующих широкий спектр мероприятий, как на уровне государства, так и на уровне местных властей можно было бы рекомендовать все указанные ниже мероприятия, действующие в странах, где успешно развивается возобновляемая энергетика.

Итак, на уровне государства за рубежом практикуются следующие меры, которые успешно можно применять и в России:

• обязанность тарифного органа устанавливать фиксированный тариф на срок до 5-6 лет на выработанную ВЭУ электроэнергию, обеспечивающий простой срок окупаемости сооружения ВЭУ за 4-5 лет;
• субсидии на каждый кВт*ч выработанной электроэнергии (в виде прямой выплаты или налоговой скидки). В Канаде за каждый кВт*ч выплачивается 1 цент, в США — налоговая скидка 2, 5% за кВт*ч;
• инвестиционные субсидии (гранты, ссуды, благоприятные налоговые льготы) для компенсации высоких удельных капитальных вложений; при строительстве объектов возобновляемой энергетики как для общего, так и для индивидуального пользования;
• установление стандарта, обязывающего производителей или дис- трибюторов электрической энергии вырабатывать определенный процент на базе возобновляемых источников энергии либо собственными силами, либо приобретением «зеленых сертификатов»;
• введение в тариф на электроэнергию, вырабатываемую на базе органического топлива, дополнительной составляющей за вредный выброс;
• разрешение энергообъединениям введение для покупателей энергии специального повышенного тарифа «зеленая энергия», как средства участия населения в добровольном софинансировании объектов возобновляемой энергетики;
• меры по стимулированию инвесторов, упрощающие доступ инвесторов к получению кредитов под сниженную кредитную ставку;
• установление государственных целей по вводу мощности ВЭС к 2010, 2015 и 2020 году;
• разработка и принятие программы по финансовой поддержке достижения целей установленных правительством, например «ввод 1000 МВт к 2015 году;
• установление ускоренной амортизации на оборудование возобновляемой энергетики;
• разработка программы стимулирования рынка в виде «Плана действий по изменению климата», устанавливающей цели по снижению эмиссии парниковых газов от электроэнергетики.

На уровне субъектов Российской Федерации может быть реализована:

• активная поддержка и контроль установления тарифов на электроэнергию, вырабатываемую на ВЭС местного значения, обеспечивающего окупаемость в 3-4 года;
• обеспечение недискриминационного подключения к сетям общего пользования объектов возобновляемой энергетики;
• установление требования к местным производителям энергии производить определенную часть на базе возобновляемых источников;
• постановление правительства субъектов об обеспечении некоторого процента электроэнергии, потребляемой муниципальными пользователями за счет «зелёной энергии» (т. е. по повышенным тарифам), подавая пример для участия в процессе добровольного финансирования ВИЭ предприятиям и индивидуальным владельцам;
• снижение местных налогов.

Предложенные выше мероприятия не исчерпывают всех возможных мер поддержки. При этом не требуется вводить все сразу. На первом этапе достаточно было бы двух-трех основных экономического плана и столько же организационно-политических мероприятий.

Эта статья прочитана 24073 раз(а)!

Продолжить чтение