Состояние и перспективы применения ветроэнергетических установок на территории Республики Бурятия

Инновационная (альтернативная) энергетика является наиболее перспективным проектом для реализации комплексных механизмов в сфере энергосбережения. В настоящее время уже существуют такие инновационные направления, как ветроэнергетика, геотермальная энергетика, гидроэнергетика, энергия солнца.

Ветроэнергетика использует для выработки электрической энергии кинетическую энергию ветра. Специфика использования энергии ветра в качестве источника электроэнергии заключается в том, что размещение относительно стабильно работающей ветроэнергетической установки (ВЭУ) можно осуществить фактически в любой точке земного шара, а вот экономически обоснованными местами ее размещения будут только зоны с высокими среднегодовыми скоростями ветра (зоны высокопотенциальных ветровых потоков).

Ветроэнергетике присущи все преимущества, характерные для альтернативной энергетики в целом, – экологическая чистота, возобновляемость, низкие эксплуатационные затраты.

К недостаткам ветроэнергетики относят:

шум – минимальное допустимое расстояние от ветроустановки до жилых домов 300 м;

визуальное воздействие ветрогенераторов является скорее субъективным и легко разрешаемым фактором, сейчас для улучшения эстетического вида ветряков во многих крупных фирмах работают профессиональные дизайнеры;

занятие больших земельных участков также является спорным недостатком, фундамент ветроустановки обычно полностью находится под землей, позволяя расширить сельскохозяйственное использование земли практически до самого основания башни.

Альтернативная энергетика в общем и ветроэнергетика в частности демонстрируют бурное развитие во всем мире. Это связано с ростом цен на нефть (рис. 1), снижением стоимости ВЭУ (рис. 2), текущими проблемами энергетической безопасности и озабоченностью все большего числа людей проблемой изменения климата.

1950  1955  1960  1965  1970  1975  1980  1985  1990  1995  2000  2005  2010

Рис. 1. Стоимость нефти Brent в 1950-2010 гг. [4]

Рис. 2. Стоимость электроэнергии, вырабатываемой ВЭУ [4]

К концу 2010 г. было установлено около 200 ГВт ветроэнергетических установок (рис. 3). Таким образом, ветроэнергетика на протяжении последних лет продолжает оставаться крупнейшим сегментом рынка альтернативной энергетики.

Рис. 3. Установленная мощность ветроэнергетических установок в мире, МВт [3]

Более половины всех мировых ветроэнергетических мощностей в настоящее время сосредоточено в Европе. Лидерами по темпам наращивания ветроэнергетических мощностей являются Северная Америка, Европа и Азия.

В среднем в мире 1,5% потребляемой электроэнергии вырабатывается с использованием ветроэнергетических установок. В странах, где правительство оказывает поддержку вет-ропаркам, доля ветроэнергетики выше, например, в Дании при помощи ветра получают свыше 20% электроэнергии, в Испании 10%, Германии 8%.

Сценарии развития мировой ветроэнергетики, разработанные специалистами, показывают, что при отсутствии государственной поддержки и рыночных стимулов, доля ветроэнергетики в мировом производстве электроэнергии может достичь 5% к 2030 г. и 6,6% к 2050 г. При господдержке энергосбережения ветроэнергетика может обеспечить 15,6% мирового производства электроэнергии к 2030 г. и 17,7% к 2050 г. При масштабных энергосберегающих мероприятиях ветроэнергетика обеспечит 29,1% мирового производства электроэнергии к 2030 г. и 34,2% к 2050 г. [3].

Потенциал ветроэнергетики распределен по территории России неравномерно (рис. 3). Разнообразие географических и климатических условий России обусловливает широкий диапазон изменчивости параметров ветра и, соответственно, пространственно-временных особенностей распределения ВЭУ. Поле среднегодовых скоростей ветра на территории России весьма неоднородно. Наибольшие значения средней скорости ветра у побережий Баренцева и Карского морей, а также Берингова и Охотского морей. Относительно большие скорости ветра наблюдаются на побережьях Восточно-Сибирского, Чукотского морей и моря Лаптевых, а также Японского моря. Несколько меньшая скорость ветра на побережьях Черного, Азовского и Каспийского морей, а также на берегах Белого моря. Здесь повышенные скорости обусловлены значительными температурными контрастами в холодный период года (ноябрь-апрель) на границе суши и моря, оторые создают значительные барические градиенты. Достаточные запасы ВЭП имеются также в Нижнем и Среднем Поволжье, Приуралье, степных районах Западной Сибири и у берегов Байкала. Наиболее низкие скорости ветра наблюдаются над Восточной Сибирью в районе расположения Ленско-Колымского ядра Азиатского антициклона [4].

Оценка ресурсов ветроэнергетики показывает, что для энергетического использования пригодны около 8 млн. км² территории, где среднегодовая скорость ветра превышает 5 м/с. Если использовать только 1% территории для размещения ВЭУ, то их установленная мощность может превысить 300 млн. кВт. Россия – одна из самых богатых в этом отношении стран: самая длинная на Земле береговая линия, обилие ровных безлесных пространств, большие акватории внутренних рек, озер и морей – все это наиболее благоприятные места для размещения ветропарков [2].

Внедрение новых ветроэнергетических мощностей происходит в России достаточно медленными темпами: на конец 2005 г. их было – 14 МВт, в 2006 г. 15,5, в 2007 г. – 16,5 МВт. Суммарная мощность всех ветроэнергетических установок России составила в 2009 г. только 17-18 МВт (столько в мире устанавливается за 6 ч), или 0,008% от электрогенерирующих мощностей РФ (220 ГВт). В среднем темпы прироста составляют 8% в год – это один из самых низких показателей в мире, в Китае, для сравнения, он составляет ~60%, США ~30, Испании ~20%.

К настоящему моменту в России представлено около 10 крупных ветропарков, на долю которых приходится около 90% суммарной мощности. Кроме того, функционирует около 1600 малых ветроэнергетических установок мощностью от 0,1 до 30 кВт.

Важность развития ветроэнергетики в нашей стране определяется тем, что 70% территории России, где проживает 10% населения, находится в зоне децентрализованного энергоснабжения, которая практически совпадает с зоной потенциальных ветроресурсов (Камчатка, Магаданская область, Чукотка, Сахалин, Якутия, Бурятия, Таймыр и др.).

В соответствии со Стратегией развития топливно-энергетического комплекса Республики Бурятия на перспективу до 2030 г., одобренной Постановлением Правительства Республи- ки Бурятия от 15 мая 2009 г. №177, определены районы Республики Бурятия, в которых имеется потенциал ветровой энергии для выработки электроэнергии. Наиболее перспективными территориями, где строительство ветростанций мощностью более 10 МВт может оказаться экономически оправданным, является юг республики – Закаменский, Джидинский, Кяхтинский районы, а также в северной части – Баунтовский и Муйский районы [1].

По другим данным, территории, расположенные вблизи оз. Байкал (СевероБайкальский район: дер. Талая – с. Байкальское, Кабанский и Прибайкальский район: с. Сухая – с. Горячинск, Кабанский район: с. Мишиха – с. Боярск), также располагают пер-

Рис. 4. Почасовые значения (осредненные помесячно) скорости ветра (слева с. Горячинск, справа пос. Усть-Баргузин)

Из диаграмм, представленных на рисунке 4, видно, что использование энергии ветра является перспективным проектом в области развития «зеленой энергетики».

Одним из примеров применения ВЭУ является особая экономическая зона туристско-рекреационного типа «Байкальская гавань». На территории участков «Турка» и «Пески» установлено четыре ВЭУ-3000 «Вертикаль» для выработки определенного количества энергии, необходимого для обеспечения электроэнергией производственно-эксплуатационной базы. Мощность каждой ВЭУ составляет 3000 Вт, при этом высота мачты 24 м. Для безопасной работы ВЭУ допустимое расстояние между установками составляет около 10,5 м. ВЭУ-3000 «Вертикаль» – это классическая трехлопастная ветроэлектрическая установка с неизменяемым углом установки лопастей, максимальной мощностью 3 кВт, диаметром ветродвигателя 4,6 м и низким уровнем шума от вращающихся лопастей для районов со слабыми ветрами. Ориентировочная ежемесячная выработка составляет 200-300 кВт ч в месяц. Использование возобновляемых источников энергии на территории особой экономической зоны туристско-рекреационного типа особенно актуально, учитывая, что большая часть ее объектов расположены на берегу оз. Байкал.

Выводы

• 1.    Ветроэнергетика на протяжении последних лет продолжает оставаться крупнейшим сегментом рынка альтернативной энергии. Бурное развитие ветроэнергетики зависит не только от стремления общества к развитию «зеленой энергетики», но и от уровня государственной поддержки и рыночных стимулов.

• 2.    Развитие ветроэнергетики на мировом рынке в своем большинстве сосредоточено в Европе. Лидерами по темпам наращивания ветроэнергетических мощностей являются Северная Америка, Европа и Азия. Потенциал развития ветроэнергетических установок на территории России распределен неравномерно. В основном это зависит от большого разнообразия географических и климатических условий обширной территории. Россия является самой богатой страной в отношении развития ветроэнергетики, так как обладает огромными ресурсами, благоприятными для размещения ветропарков.

• 3.    Районы с потенциалом ветровой энергии для выработки электроэнергии на территории Республики Бурятия определены согласно Стратегии развития топливноэнергетического комплекса Республики Бурятия на перспективу до 2013 г. Использование именно экологически чистой энергии является неотъемлемой частью стратегии развития энергоэффективных технологий на территории Республики Бурятия. Использование ветроэнергетических установок следует рассматривать как один из основных источников будущего. На сегодня ветровая энергия на территории Республики Бурятия может быть использована в качестве источника энергии в первую очередь для малых изолированных потребителей.