Развитие гидроэнергетики в мире

В 1999 году в Литве действовало 20 ГЭС, в 2003 м – 43, в 2005м – 63. И хотя территория Литвы меньше нашей, она использует свой технический потенциал на 14 процентов, Беларусия – на 0,1 процента. Бельгия, имея атомные электростанции, использует технический гидропотенциал на 75 процентов, Германия – на 70 процентов. В Швеции действует 1350 малых ГЭС, которые вырабатывают 10 процентов необходимой стране электроэнергии. В Китае насчитывается 83 тысячи МГЭС.

Ветроэнергетика

Основные элементы и принцип действия.

Основные элементы ветроэнергетических установок: ветровое колесо; электрогенератор; система управления параметрами генерируемой электроэнергии в зависимости от изменения силы ветра и скорости вращения ветрового колеса.

Введение в состав ВЭУ систем управления параметрами генерируемой энергии связано с необходимостью удовлетворения требованиями к частоте и напряжению вырабатываемой электроэнергии в зависимости от особенностей ее потребителей. Эти требования жесткие при работе ВЭУ в рамках единой энергосистемы и достаточно мягкие при использовании энергии ВЭУ в осветительных и нагревательных установках.

Принцип действия всех ВЭУ один: под напором ветра вращается ветроколесо с лопастями, передавая крутящий момент через систему передач валу генератора, вырабатывающего электроэнергию. Чем больше диаметр ветроколеса, тем больший воздушный поток оно захватывает и тем больше энергии вырабатывает агрегат.

Расчет энергетических характеристик ВЭУ.

Для определения локальных значений скорости ветра на заданной высоте используется соотношение

U_z=U₁₀(Z/10)ь,

где U_z - скорость ветра на определяемой высоте Z; U₁₀ - стандартное значение скорости ветра для данной местности на высоте флюгера 10 м; b – параметр соотнесения, зависящий от времени года и рельефа местности (для открытых мест b приблизительно равно 0,14).

Мощность Р, развиваемая ветроэнергетической установкой, определяется из соотношения

Р = с_рS_ом ρ U³/2,

где S_ом =πD²/4 - ометаемая площадь (площадь, покрываемая лопастями ветрового колеса диаметром D при его вращении);

с_р - коэффициент мощности, характеризующий эффективность использования ветровым колесом энергии ветрового потока и зависящий от конструкции ветрового колеса;

ρ — плотность воздуха.

Типы ветродвигателей.

Основные разновидности ветродвигателей изображены на рис. 12. Они делятся на две группы:

1. ветродвигатели с горизонтальной осью вращения (крыльчатые) (2-5);

2. ветродвигатели с вертикальной осью вращения (карусельные: лопастные (1) и ортогональные (6)).

Рис 12. Типы ветродвигателей

По материалам

Развитие альтернативной энергетики в Беларуси. 19.09.2006 г.

Автор статьи: Евгений Широков, руководитель ОО БО МАЭ

История ветроэнергетики.

До начала 20 века белорусы использовали энергию Солнца, ветра и воды для решения повседневных нужд: помола зерна, распиловки леса, обмолота, производства сукна и т.д. Широко были распространены плавучие мельницы – «водяки» и сукновальни, передвижные «ветряки» (рис. 13).

Рис. 13. Фотографии ветряной мельницы коллективного пользования 19 века в Клецке, перенесенная из д.Залешаны и маленькой мельницы «индивидуального» пользования [ ]

С.Сергачев Ветряные мельницы в Беларуси //Архитектура и строительство. – 2006. - №3. – С.32-36

На зимовку такие «водяки» заводились в тихие затоны в стороне от фарватера. Производились они для собственных нужд и на «экспорт» – в Украину и Россию. Эти устройства не требуют сооружения плотин и не наносят вреда окружающей среде, в отличии от плотинных. Представление о распространении и использовании «ветряков» и «водяков» на территории Беларуси дает карта типологии устройств альтернативной энергетики (рис. 14), взятая из монографии А.И.Локотко «Белорусское народное зодчество», 1991 г .

Рис. 14. Типология устройств возобновляемой энергетики 18-19 века на территории Беларуси.

Поэтому широко бытующее ныне мнение «о бесперспективности» развития альтернативной энергетики в Беларуси и низком природном потенциале не соответствует исторической действительности.

Ветроэнергетика Беларуси. По Ветроэнергетика Беларуси Авторы статьи: В.Г. ПЕКЕЛИС, «Белэнергосетьпроект», Н.А. ЛАВРЕНТЬЕВ, Международная академия экологии, Г.Г. КАМЛЮК, Госкомгидромет Беларуси, Минск. Источник: журнал "Строительство и недвижимость". 24.06.2007 г.

Ветроэнергетика, как и любая отрасль хозяйствования, должна обладать тремя обязательными компонентами, обеспечивающими ее функционирование:

1) ветроэнергетическими ресурсами,

2) ветроэнергетическим оборудованием,

3) развитой ветротехнической инфраструктурой.

Работы по оценке технического ветроэнергетического ресурса Беларуси выполнены совместно НПГП «Ветромаш», РУП «Белэнергосетьпроект» и Госкомитетом по гидрометеорологии.

Разработан ветроэнергетический кадастр, который включает:

— информационный банк данных о ветроэнергетических характеристиках на территории Беларуси;

— информационную базу данных с программным обеспечением для расчетов ветроэнергоресурсов на территориях и оценки ветроэнергетического потенциала конкретной ВЭУ в конкретном месте ее внедрения;

— ветроэнергетический атлас, содержащий набор карт размещения ветротехники В12 и В14 континентального базирования на отдельных территориях Беларуси и паспорта точек (площадок) преимущественного внедрения ветротехники;

— временные руководящие документы по применению, созданию, сертификации, строительству и эксплуатации ветротехники;

— временное руководство по оценке ветровых режимов по требованиям ветроэнергетики на период 2005-2020 гг.

Сведения о ветроэнергетических ресурсах территории Беларуси представлены в таблице 6.

Таблица 6.

Ветроэнергетические ресурсы территории Беларуси

Гарантированная выработка утилизируемой энергии ветра с 7% территории Беларуси составит 14,65 млрд кВтч. Использование же зон с повышенной активностью ветра гарантирует выработку энергии ВЭУ до 6,5-7,5 млрд кВтч с окупаемостью затрат в течение 5-7 лет.

Для первоначального этапа развития ветроэнергетики Беларуси определены 1840 площадок для строительства как одиночных ВЭУ, так и ВЭС с потенциалом более 200 млрд кВтч. Выявленные на территории Беларуси площадки под ветроэнергетику — это, в основном, гряды холмов высотой от 20 до 80 м с фоновой скоростью ветра 5 м/с и более, на которых можно возвести от 5 до 20 ВЭУ.

При выборе конкретных образцов ВЭУ необходимо дополнительно учитывать ряд факторов, связанных с величиной фактического ветроэнергетического ресурса в месте непосредственного размещения ВЭУ. К таким факторам относятся: абсолютная высота местности, высота возвышения площадок и их открытость, отдаленность предполагаемого места размещения ВЭУ от потребителя и особенно от линий электропередачи, в т.ч. от трансформаторных подстанций и т.п. Выборочные обследования зон опытной эксплуатации ветротехнического оборудования на территории Беларуси показали, что при оптимальном выборе строительной площадки для возведения ВЭУ (на возвышениях и открытой местности, на берегах водных массивов и т.п.) окупаемость ВЭУ при среднегодовой скорости ветра 6-8 м/с укладывается в срок около 5 лет.

Наиболее эффективно обеспечивается использование современной зарубежной ветротехники на территориях зон со среднегодовыми фоновыми скоростями не ниже 4,5 м/с на холмистом рельефе. К таким регионам относятся: возвышенные районы большей части севера и северо-запада Беларуси, центральная зона Минской области включая прилегающие с запада районы, Витебская возвышенность (рис. 15).

Рис. 15. Ветропотенциал северо-западной части Белаурси.

Исходя из ветроэнергетического потенциала только в Минской области насчитывается 1076 строительных площадок под размещение на каждой от 3 до 10 ВЭУ континентального базирования мощностью до 1000 кВт. Среднегодовая выработка только 10% этих ВЭУ в статистическом распределении времени работы в номинальном режиме от 2500 до 3300 часов в год на срок эксплуатации установок составляет около 2676 млн кВтч. Соответственно среднегодовая экономия жидкого топлива составит более 800 тыс. тонн.

Сроки окупаемости капитальных вложений в ветротехнику сопоставимы со сроками окупаемости малых гидроэлектростанций, парогазовых и газо-мазутных электростанций и значительно ниже данных сроков для угольных, атомных и дизельных электростанций. По завершении срока окупаемости затраты на эксплуатацию ВЭУ неизмеримо ниже аналогичных затрат для электростанций, работающих на жидком, газообразном, твердом и ядерном топливе, т.к. не нуждаются в поставках ископаемых источников энергии.

Следует учитывать, что ветроэнергетическая отрасль за счет каждой ВЭУ начинает вырабатывать энергию немедленно после монтажа и при этом не требует гигантских единовременных капитальных вложений, также как и концентрированных вложений при заменах по завершении сроков эксплуатации каждой отдельной ВЭУ.

В Беларуси работают две ВЭУ (рис.16-17). Они установлены и эксплуатируются организацией «ЭкоДом» совместно с немецким НПО «Дома вместо Чернобыля». За 2003 г. только одна из указанных ВЭУ, мощностью 600 кВт, выработала более миллиона киловатт-часов электроэнергии, что больше, чем выработали аналогичные ВЭУ, например, под Берлином или Дрезденом, а реальный срок окупаемости капвложений составляет те же 7-8 лет, что и в Германии.

Рис. 16. Первая промышленная ВЭУ мощностью 250 кВт около г.п.Занарочь 2001г.

Рис. 17. Вторая промышленная ВЭУ мощностью 600 кВт в процессе монтажа 2002 г.

Разрабатывается проект промышленной ветроэнергетической установки мощностью 1,2 МВт в деревне Грабники Новогрудского района.

Считается, что площадка в дер.Грабники – одна из самых высоких в нашей стране. Она относится к 4-му классу ветровой зоны и позволяет экспуатировать установку более 6000 часов в год. Абсолютная высота плато в месте возведения ВЭУ составляет 315 м.

В будущем вырабатываемая на ВЭУ деревни Грабкики электроэнергия средней мощностью 400 кВт будет подаваться в сети РУП «Гродноэнерго». Этого достаточно для обеспечения энергией 80-квартирного жилого дома или производственного участка на 50 металлообрабатывающих станков.

К 2010 г. в нашей стране в соответствии с Государственной программой модернизации основных производственных фондов планируется использование годового ветроэнергетического потенциала в объеме 7,34 млн.кВт/ч, или 2,05 тысяч т.у.т. при общей установленной мощности ВЭУ 4,1 Мвт. (Теплая сила ветра /Республиканская строительная газета № 37 10.10.2008)