• Русский
  • English
Надышаться можно только ветром!

F.A.Q.

Ветер – циркуляционное перемещение воздушных масс, вызванное неравномерностью нагрева земной поверхности (непостоянной в течение суток, сезона и в пространстве), а также вращением земли вокруг своей оси, вызывающем так называемую кориолисовую силу инерции (от греческого karyon - орех, ядро ореха – вид земли из космоса). Это глобальные причины, вызывающие воздушные течения общей циркуляции атмосферы земли.
Однако существует множество причин местного масштаба вызывающих "местные ветры", т. е. ветры свойственные определённым районам земного шара. Местные ветры возникают независимо от более мощных воздушных течений, лишь накладываясь на них или же представляют собой местные видоизменения общих течений.
По происхождению различаются следующие местные ветры, как правило, носящие свои названия:

а) ветры, связанные с особенностями нагревания земной поверхности: бризы – в прибрежных районах морей и больших озер и водохранилищ, как разница в нагреве суши и воды; горно-долинные ветры в горах, меняющие направления дважды в сутки; ледниковые ветры , постоянно дующие вниз по склонам ледниковых долин;

б) ветры, связанные с течениями общей циркуляции атмосферы над горными массивами. При этом на подветренных склонах гор воздух получает нисходящую составляющую скорости и усиливается в надветренной части. В результате создаются местные ветра получившие названия фёна, боры, сармы и т.п.

Такие ветры определяют характерные периодические изменения в погоде: потепление и падение влажности при фёне, похолодание при боре;

в) ветры связанные с течениями общей циркуляции атмосферы, но без нисходящей составляющей, а топографически усиленные в данном районе: афганец, урсатоевский ветер в Средней Азии, каньонный ветер в Северной Америке, косава на балканском полуострове и др.

г) ветры, связанные с течениями общей циркуляции атмосферы, даже не  усиленные в данном районе, но создающие в нем особый важный для хозяйственной деятельности режим погоды, приносящие потепление или похолодание, песчаную пыль  или влагу: суховей в южных областях России и Украины, сирокко в Средиземноморье, хамсин в Египте, хармаштан в Западной Африке, блиццард в Северной Америке, пурга в Северной и Центральной Азии, памперо и Аргентине и др.

д) Многочисленные пыльные вихри, шквалы, пыльные и песчаные бури, связанные с неустойчивой стратификацией (распределение температуры воздуха по вертикали) атмосферы при сильном нагревании воздуха снизу или притоке холодного воздуха в высоких слоях.

Таким образом, ветер как явление природы сильнейшим образом влияет на жизнь и хозяйственную деятельность людей. Но оказалось возможным использовать его и для производства механической и электрической энергии.
Совокупность характеристик ветра с точки зрения его использования для производства механической или электрической энергии называется ветроэнергетическим кадастром.
  • Основными составляющими кадастра являются:
  • Среднегодовая скорость ветра. Годовой и суточный ход ветра, т.е. его изменения по суткам и месяцам года;
  • Повторяемость скоростей, типы и параметры функций распределения скоростей, т.е. сколько времени в течение года держится определенная скорость ветра;
  • Максимальная скорость ветра;
  • Распределение ветровых периодов и периодов штилей;
  • Удельная мощность и удельная энергия ветра;
  • Ветроэнергетические ресурсы региона, т.е. сколько энергии можно выработать с определенной площади.
Источниками получения исходной информации являются:

а) Метеостанции, на которых осуществляются измерения всех климатических параметров, в том числе скорости ветра, обычно четыре раза в сутки. На современных метеостанциях измерения проводятся по 8 румбам, т.е. направлениям относительно частей света: север, юг, восток, запад (4 направления) и между ними: северо-восток и т.д. (4 направления).

б) Метеостанции непрерывного наблюдения, как правило, сооружаемые на предполагаемых площадках установки ВЭУ;

в) Зонды и шары, запускаемые периодически на разные высоты с определенных станций, называемых аэрологическими.
Для целей проведения ветромониторинга, то есть для инструментального определения ветропотенциала на заданной площадке, применяются ветроизмерительные приборы компании Renewable NRG Systems . Обычно комплект приборов и высоту мачты подбирает для заказчика компания, которая проводит ветромониторинг. Не рекомендуется делать это самостоятельно, поскольку отчет о ветромониторинге принимается безоговорочно банком или инвестором в том, случае, если его подготовила компания, имеющая репутацию на рынке. РАВИ рекомендует следующе компании На метеостанциях России почти повсеместно скорость ветра определяется прибором, называемым анемометром, обычно чашечного типа. Чашки вращаются вокруг вертикальной оси, на которой расположен маленький генератор, генерирующий импульсы, количество которых пропорционально скорости вращения. Эти данные пересчитываются (обычно автоматически) в скорость ветра. Направление ветра определяется прибором типа "флюгер". Обычно оба прибора совмещаются в единую  конструкцию. Общий вид приборов показан на рис. 1.

АП -1М-2 Анемометр электронный чашечный

МС-13 Анемометр механический переносной чашечный

АП-2М-2 Анемометр чашечный

АРЭ-М  Цифровой портативный анемометр чашечного типа
Рисунок 1
Ветроустановка преобразует энергию ветра в электрическую или механическую энергию. Схематично это выглядит так. Лопасти ветроколеса связаны со ступицей, к которой крепится вал, поток ветра набегает на лопасти ветроколеса, приводит их в движение . Этот вал через муфту соединяется с входным валом редуктора (мультипликаторы). Далее к выходному валу редуктора присоединяется генератор. Он-то и вырабатывает электрическую энергию. А редуктор нужен для того, чтобы повысить скорость вращения вала до величины необходимой генератору. Ветроустановки бывают двух типов – с вертикальной (рис.2) и горизонтальной (рис. 3) осью вращения. Последние составляют более 100% ВЭУ в ветропарках, работающих на оптовый рынок. Ветроустановка включает следующие основные подсистемы: ветроколесо с лопастями, превращающее энергию ветра в механическую энергию вращения вала, гондолу, в которой размещены основные устройства и механизмы, в том числе главный подшипник, редуктор и генератор; башню, поддерживающую кабину и ветроколесо на определенной высоте; электрические аппараты, электродвигатели, оборудование и приборы; электрические кабели и провода; заземляющие устройства и повышающий трансформатор. Принятое за рубежом название – "ветротурбина" является не совсем точным, поскольку в составе ветроустановки имеется генератор и много другого оборудования, кроме ветроколеса, которое и ассоциируется с понятием "турбина". Насколько схема отличается от реальной установки читатель может убедиться, внимательно рассмотрев реальную конструкцию, представленную на рис. 4.
Ветроустановка с горизонтальной осью вращения  
Ветроустановка с вертикальной осью вращения (ротор Дарье)  
Рис. 3  
1 – ступица; 2 – лопасть; 3 – звукоизолированная гондола; 4 – стеклянная крышка; 5 – ограждение безопасности; 6 – вентиляционный люк; 7 – метеостанция: датчики скорости и направления ветра, молниеотвод; 8 – генератор; 9 – редуктор; 10 – рабочий тормоз; 11 – вторичный тормоз; 12 – гидравлический агрегат; 13 – эластичная муфта; 14 – крепление генератора; 15 – двигатель поворота гондолы; 16 – люк для обслуживания; 17 – основание гондолы (плита); 18 – болты крепления плиты к поворотному кольцу; 19 – тормоз поворотного механизма; 20 – гасители вибрации; 21 – башня.
Рис. 4. Компоновка оборудования кабины ветроустановки TW 600 кВт фирмы Tacke Windtechnik
Оптимальное количество лопастей ветротурбины зависит от направления ее использования. Ветротурбина, предназначенная для выработки электроэнергии, т.е. соединенная с генератором, не нуждается в большом начальном моменте вращения (моменте трогания) поскольку генератор пускается на холостом ходу, т.е. без нагрузки. В этом варианте достаточно двух или трех лопастей. ВЭУ с двумя лопастями существенно проще и дешевле, однако она более шумная и подвержена вибрации.
Исследования, проведенные учеными Дании в 1970-х годах показали, что оптимальным решением для ветроэнергетических ВЭУ является три лопасти. И это решение было признано всеми изготовителями ВЭУ.
Для ветромеханических ветроустановок, у которых вал соединен непосредственно с насосом или другим механическим устройством очень важно иметь большой начальный момент трогания, поэтому такие установки имеют много лопастей и вращаются гораздо медленнее электрических.
Эти слова относятся к тому как ветроустановка встречает ветер. Если она направлена лопастями (ветрополюсом) к ветру, то по-английски это называется "upwind", т.е. "на ветер". Если ветер сначала набегает на гондолу, а затем на ветроколесо – "downwind" т.е. "под ветер". В первом случае ветроустановка должна иметь специальный привод для поворота на ветер и это ее удорожает. Во втором случае "под ветер" установка становится сама, роль привода поворота играет само ветроколесо. Но оказалось, что в этом случае ВЭУ генерирует инфразвуковые колебания отрицательно влияющие на людей и животных. Поэтому от установок "downwind" практически отказались все изготовители.
Мощность измеряется в единицах, называемых "ватт", "киловатт" (1 кВт = 1000 Вт), "мегаватт" (1 МВт = 1000 кВт). Всем известно, что есть электрические лампочки 100 Вт. От установки в 1 кВт можно "зажечь" 10 лампочек по 100 Вт. Ветроустановки изготавливаются мощностью от нескольких ватт до нескольких тысяч ватт (до 6 МВт). За рубежом существует классификация ВЭУ основные параметры которых приведены в таблице 1. Таблица 1.
Класс ВЭУ Диапазон мощностей, кВт Диапазон диаметров ветроколеса, м Диапазон скоростей вращения ветроколеса, об/мин
Очень малые 0,025 1 0,5 2,5 2000 500
1,5 10 3,0 9,0 500 200
Малые 20 60 10 15 140 92
75 150 18 24 60 40
Средние 200 300 26 30 40 40
400 500 35 40 35 30
Большие 600 750 43 48 30 30
900 1300 50 64 32 20
Очень большие 1500 3000 70 90 20 15
4000 6000 105 124 15 13
Технологии производства ветрогенераторов постоянно развиваются, увеличивается и единичная установленная мощность ветрогенераторов как на оффшорном, так и на оншорном рынке. Статья "Колоссы ветроэнергетики" даст представление о тенденциях.
Да, можно. Существуют два способа регулирования мощности. Первый способ – поворотом лопасти относительно направления ветра, изменяя так называемый угол "атаки", т.е. угол под которым ветер набегает на лопасть и от ко-торого зависит "подъемная" сила лопасти, которая преобразуется в ее вращение. Этот способ по-английски называется "питч" – регулирование (pitch-"ставить", т.е. лопасть принудительно ставится в определенное положение).
Ветроустановки с поворотом ло-пастей можно использовать для регулирования мощности как в зависимости от скоро-сти ветра, так и по заданию диспетчера.

Второй способ заключается в том, что профиль лопасти выполняется различным по длине. В результате при увеличении скорости ветра на отдельных частях лопасти наступает срыв потока и ее "подъемная" сила уменьшается. Таким образом, при скоро-сти ветра выше номинальной удается держать мощность ветроустановки равную но-минальной. Способ называется "стол" (stall-застревать, т.е. часть потока ветра как бы застревает и не производит работу. В ветроустановках такого типа принудительно ре-гулировать мощность нельзя. И это их недостаток. Но их достоинство состоит в том, что не нужен сложный механизм поворота лопастей.
Мощность ВЭУ  (РВЭУ) зависит от скорости ветра в кубе (V3), измеряемого в м/сек, диаметра ветроколеса в квадрате (Д2), плотности воздуха (ρ = 1,22кг/м3), коэффициента использования энергии ветра (Cp), коэффициентов полезного действия редуктора (ηред) и электрогенератора (ηген) или точнее коэффициента преобразования механической энергии в электрическую.

Формула выглядит следующим образом:

Pвиэ = 0,3925 ·ρ· Cр · Д2 · V3 · ηред · ηген   [Вт]
Коэффициент использования энергии ветра (Cp) зависит от многих конструктивных особенностей, но, в конечном счете, от профиля лопасти и от степени ее шероховатости, а также от соотношения между скоростью вращения лопастей и скоростью ветра, называемом коэффициентом быстродействия. Этот коэффициент определяет в конечном счете экономичность ветроустановки.

Независимо друг от друга зарубежный ученый Бетц и наш Н.Е. Жуковский в начале 20 века определили максимальное значение коэффициента Cp равное 0,593, т.е. даже идеальная ветроустановка должна пропускать мимо себя примерно 40% энергии набегающего потока.
Ветроустановку характеризуют следующие параметры ветра:

  • стартовая скорость ветра, обычно в диапазоне от 2,5 до 4,0 м/с, при которой ВЭУ начинает вращение;

  • номинальная скорость ветра, обычно от 10 до 14 м/с, при которой мощность ветроустановки достигает номинального значения;

  • максимальная скорость ветра, при которой ветроустановка отключается от сети и останавливается, обычно в диапазоне 20-25 м/с.


Существует еще так называемая "буревая скорость ветра". Это скорость при которой остановленная ветроустановка не должна разрушаться (обычно от 60 до 80 м/с).
Ветроустановка рассчитывается на определенную мощность, например 1 МВт. При скорости 12-13 м/с мощность генератора достигает номинального значения 1 МВт и в диапазоне 13-25 м/с остается постоянной, т.е. уже значительная мощность ветропотока не используется, т.к. нельзя перегружать генератор выше его номинальной мощности.

Дальнейшее увеличение рабочего диапазона нецелесообразно, т.к. скорости ветра более 25 м/с маловероятны, а давление ветра на ветроколесо при его вращении пропорционально площади ометаемой поверхности. Эта сила давления пытается опрокинуть ВЭУ и приходится усиливать фундамент и его крепление к башне. Тогда как при остановленном ветряке площадь, на которую давит ветер, равна сумме площадей лопастей. Эта сумма в десятки раз меньше площади ометаемой поверхности (площади круга). Поэтому установленные ВЭУ спокойно переносят штормовые ветры.
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.
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.
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 груп-па ВЭУ объединенная электрическими связями и общим обслуживанием.
Увеличение мощности (расширения) станции осуществляется чрезвычайно про-сто. 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 возникно-вения неисправности отключается одна ВЭУ, т.е. теряется лишь двадцать пятая часть установленной мощности. На традиционной же электростанции мощность 100 МВт со-средоточена в одном агрегате и в случае возникновения неисправности теряется 100% генерирующей мощности.
Ветроэнергетика разделилась на два существенно отличающихся направления. Ветростанции на суше по-английски называемые "onshore" и ветростанции в море на небольших пока глубинах "offshore".

Общий вид ВЭС обоих типов показан на рис. 5 и рис. 6.

Рис 5. Наземная ВЭС

Рис 6. Морская ВЭС.

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.
По данным Европейской ветроэнергетической ассоциации ветростанция на суше мощностью 10 МВт может быть построена за 2 месяца. Причем основное время уходит на сооружение фундамента из бетона. Собственно монтаж ВЭУ длится 2-3 дня.

Ветростанция 50 МВт может быть построена за 18 или 24 месяца. В это время входит измерение скорости ветра на площадке в течение минимум полугода. Собственно же сооружение ВЭС занимает около 6 месяцев.

Сооружение морских ВЭС требует несколько большего времени, т.к. их строительство началось сравнительно недавно.
Коэффициент использования установленной мощности (Киум) есть отношение фактически выработанной электроэнергии в течение года, к энергии в предположении, что установка работает на полную мощность в течение года. Другими словами это отношение действительной выработки электроэнергии к максимально возможной, т.е. максимальное значение коэффициента равно единице или 100%. Но в жизни и для традиционных электростанций он колеблется от 0,4 до 0,8.

Наибольший Киум у атомных и геотермальных электростанций (0,7-0,8), наименьший у гидроэлектростанций, поскольку на них возлагается снятие пиков нагрузки. А эти пики длятся всего 4-5 часов в сутки.

Средний Киум всех электростанций России в 2005 году составил 0,5. А средний Киум для дизельных электростанций в России – 0,18. Такое низкое использование установленной мощности дизельных электростанций объясняется двумя обстоятельствами. Первое: - дизельные электростанции как правило работают в автономной энергосистеме, а таких системах нагрузка ночью падает почти до нуля, а вечером имеет максимум. Вот и приходится мощность дизеля выбирать по максимуму нагрузки, поэтому остальное время дизель-генератор работает с недогрузкой. Второе – дизель-генератор в автономных энергосистемах должен иметь резерв, на случай выхода из строя основного дизель-генератора. Вот и простаивает резервный дизель-генератор большую часть календарного времени, а Киум считается на всю установленную мощность, поэтому у дизельных электростанций он чрезвычайно низок.

Что касается ветростанций, то их Киум в Европе в среднем составляет 0,2-0,3. Но зависит он в основном от ветровых условий. Есть примеры ВЭС, где он равняется 0,4 и выше.
Нет, конечно. Ветроустановка большую часть времени работает с мощностью, меньшей номинальной. А время, когда она вращается, составляет 70-90% от времени года.
Коэффициент готовности или "готовность"  отражает надежность ветроустановки и любой энергетической установки. Он отражает в процентах время, в течение которого ветроустановка готова  вступить в работу за календарный отрезок времени. Т.е. исключается время, необходимое на обслуживание и ремонт. Для ветроустановок коэффициент готовности составляет 98% и выше. Это самый высокий коэффициент среди генерирующих источников.
Да, по величине энергии проходящей на один кв. метр  ометаемой поверхности существует подразделение местности на семь классов. Фактически это подразделение местности по среднегодовой скорости ветра на высоте 50 м над поверхностью. Названия классов и их характеристика приводятся в таблице.

 
Таблица 2. Название классов местности по ветроэнергетике и их характеристика
Номер класса Характеристика класса Удельная мощ-ность, Вт/м2 на высоте 50 м Среднегодовая скорость, м/с на высоте 50 м
на английском языке на русском языке
1 Poor бедный 0-200 0,0-5,6
2 marginal малорентабельный 200-300 5,6-6,4
3 Fair средний 300-400 6,4-7,0
4 Good хороший 400-500 7,0-7,5
5 Exellent отличный 500-600 7,5-8,0
6 Outstanding выдающийся 600-800 8,0-8,8
7 Superb великолепный > 800 > 8,8
 

Эти данные являются ориентиром для выбора площадки сооружения ВЭС большой мощности. Для ВЭУ малых мощностей это не является решающим фактором.
Ниже в таблице 3 поименованы ветростанции, построенные в России. Причем, по неизвестным причинам отчеты о работе некоторых из них не входят в статистическую отчетность. Таблица 3 Динамика технико-экономических показателей работы ВЭС в России в 2001-2005 годах
  2001 2003 2004 2005
ВЭС Уст. мощн., кВт Пр-во эл. энергии, кВт·ч Исп. уст. мощн., час/% Уст. мощн., кВт Пр-во эл. энергии, кВт·ч Исп. уст. мощн., час/% Уст. мощн., кВт Пр-во эл. энергии, кВт·ч Исп. уст. мощн., час/% Уст. мощн., кВт Пр-во эл. энергии, кВт·ч Исп. уст. мощн., час/%
ОАО "Янтарьэнерго", Зеленоградская ВЭС 1500 216 1445 16,5 5100 6604 1295 14,8 5100 5527 1084 12,4 5100 5198 1019 11,6
ОАО "Комиэнерго" ВЭС, Воркутинские электросети 1500 212 141 1,6 1250 371 297 3,4 1250 290 242 2,7 1250 151 126 1,4
ОАО Чувашэнерго" Марпосадская ВЭС - -   200 н.д н.д 200 н.д н.д 200 н.д н.д
ОАО "Башкирэнерго" ВЭС Тюпкельды г.Октябрьский 2200 790 359 4,1 2200 1013 460 5,3 2200 870 359 4,5 2200 1210 550 6,3
ОАО "Камчатскэнерго" ВЭС Южных сетей 500 729 1458 16,6 500 559 1118 12,8 500 304 608 6,9 500 270 540 6,2
ОАО "Калмэнерго" ВЭС Элиста 1000 185 185 2,1 1000 -   1000 -   1000 -  
ОАО "Ростовэнерго", ВЭС - 300 300 37 123 1,4 300 37 123 1,4 300 37 123 1,4 300 37 123 1,4
ЗАО "Ветроэнерго" Мурманская ВЭУ-200 - - 200 270 1350 15,4 200 20 100 1,1 200 20 100 1,1
Чукотская ВЭС, г. Анадырь - - 2500 1477 591 6,7 2500 2766 1106 12,6 2500 2733 1093 12,5
ВЭС ООО "Красное" - - 75 50 667 7,6 75 50 667 7,6 75 40 533 6,1
  Всего   7000 2169 309 3,5 11825 10344 875 10,0 12125 9864 794 9,1 12125 9864 794 9,1
Динамика технико-экономических показателей работы ВЭС в России в 2006-2008 годах
  2006 2007 2008
ВЭС Уст. мощн., кВт Пр-во эл. энергии, кВт·ч Исп. уст. мощн., час/% Уст. мощн., кВт Пр-во эл. энергии, кВт·ч Исп. уст. мощн., час/% Уст. мощн., кВт Пр-во эл. энергии, кВт·ч Исп. уст. мощн., час/%
ОАО "Янтарьэнерго", Зеленоградская ВЭС 5100 4612 904 10,3 5100 5817 1141 13,1 5100 4689 919 10,5
ОАО "Комиэнерго" ВЭС, Воркутинские электросети 1200 11 9 0,1 - -     1250 н.д н.д
ОАО Чувашэнерго" Марпосадская ВЭС 200 н.д н.д 200 н.д н.д 200 н.д н.д
ОАО "Башкирэнерго" ВЭС Тюпкельды г.Октябрьский 2200 267 121 1,4 2200 562 265 3,1 2200 422 192 2,2
ОАО "Камчатскэнерго" ВЭС Южных сетей 500 294 588 6,7 500 224 448 5,2 500 12 24 0,3
ОАО "Калмэнерго" ВЭС Элиста 1000 -   1000 -   1000 - н.д
ОАО "Ростовэнерго", ВЭС - 300 300 37 123 1,4 300 37 123 1,4 На консервации
ЗАО "Ветроэнерго" Мурманская ВЭУ-200 200 80 400 4,6 200 80 400 4,6 200 52 260 3,0
Чукотская ВЭС, г. Анадырь 2500 2091 836 9,6 2500 914 366 4,2 2500 60 240 2,7
ВЭС ООО "Красное" 170 110 647 7,4 170 120 706 8,1 170 н/д н/д
  Всего   12010 7465 621 7,3 10670 7717 723 8,2 13420 5235 1935 22,1
  Как видим, коэффициент использования большинства ВЭС в два и более раза ниже, чем в среднем у зарубежных ВЭС. То есть, откровенно говоря, работают плохо.
У каждой ВЭС свои причины. Например, Чукотская ВЭС до урагана была способна нести полную нагрузку, однако ее мощность ограничивалась диспетчерами угольной станции в Анадыре, параллельно которой работала ВЭС. Ураганом был разрушен механизм поворота башни, так называемый видрозный механизм. И восстановить его оказалось некому. На Воркутинской ВЭС вышли из строя отдельные механизмы и заменить их оказалось не под силу владельцам ВЭС. И подобное можно сказать о всех ВЭС.

Общий недостаток – отсутствие сервисного обслуживания, равно как и внимания владельцев станции к их работе.
Согласно исследованию, проведенному группой ученых и специалистов, экономический потенциал ветроэнергетики составил 33 млрд. кВт·ч в год, т.е. такое количество электроэнергии экономически выгодно вырабатывать на ВЭС уже в настоящее время.

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.
Речь идет об интеграции ветроустановки в сеть на розничном рынке. С этой точки зрения на первом этапе никаких серьезных изменений не требуется. И даже наоборот в ряде случаев ветроустановка  облегчает условия работы электрической сети.

В самом деле. Если ветростанция или ветроустановка подключается со стороны низкого напряжения к трансформатору, от которого питается город (район, деревня, завод и т.д.), то режим работы облегчается, поскольку снижается мощность, потребляемая из сети. По этой же причине снижаются потери энергии и напряжения в линии электропередачи, соединяющей трансформатор с основной сетью.

Кроме того, появляется возможность регулирования напряжения, поскольку новейшие конструкции ветроустановок позволяют это осуществлять.

В дальнейшем, когда доля мощности ветростанции в системе достигает 10% и более от потребляемой мощности, могут возникнуть проблемы с обеспечением устойчивости. Но нам до этого времени очень далеко.

На первом этапе видимо потребуется пересмотреть условия работы релейной защиты и автоматики, а также проверить отключающую способность выключателей на подстанции.
Трудностей тут нет. Ветрустановка или ветропарк являются субъектами розничного или оптового или рынка энергии и мощности и по современному законодательству подключение их к электрическим сетям регламентируется теми же нормативами, что и подключение обычных электростанций.
Процесс выбора площадок для строительства ветропарков требует специальных знаний и компетенций ряда специалистов.

В общих словах процесс подбора площадки следующий. Выбирается регион размещения ветропарка в зависимости от того, на каком рынке планируется реализовать электроэнергию, вырабатываемую ветропарком - на оптовом или розничном. На первом этапе по данным метеостанции определяется ветроэнергетический кадастр в предварительно выбранном месте. Определяются предварительно основные технико-экономические показатели ВЭС. Далее на месте будущей ВЭС монтируется метеомачта и минимум год ведется непрерывные наблюдения за скоростью ветра по направлениям частей света. По данным этих измерений определяются технико-экономические показатели ВЭС и принимается решение о ее строительстве.
Традиционно подбор площадки осуществляет девелоперская компания или инвестор.
Степень подготовки указанных регионов весьма различна. На каких-то из них уже длительное время установлены метеомачты и разработаны технико-экономические обоснования. Какие-то площади названы на основании знания о ветрах в этой местности. Итак, можно говорить о возможности и необходимости строительства ВЭС в следующих районах. Таблица 4 Наиболее подготовленные районы и мощности, где можно было бы построить ВЭС до 2020 года.
Субъекты Российской Федерации Место возведения  ВЭС Установленная мощность ВЭС, МВт
Центральный
1 Брянская область Вдоль ж.д. Брянск - Гомель 100
2 Воронежская область Вдоль ж.д. Воронеж - Ростов 50
3 Калужская область Вдоль трассы Калуга - Сухииичи 200
4 Курская область Окрестности г. Курска 100
5 Московская область Дмитровский район 100
6 Смоленская область Район Смоленска 200
7 Тверская область Район г. Бологое 150
  Итого   900
Северо-Западный
1 Архангельская область Побережья Баренцева и Белого морей 150
2 Калининградская область Висленская коса, побережье Балтики 200
3 Республика Коми Побережье Баренцева моря 100
4 Ленинградская область Побережье Балтийского моря, Ладожского озера 500
5 Мурманская область Побережья Баренцева и Белого морей 600
6 Ненецкий АО Побережье Баренцева моря 50
7 Республика Карелия Побережье и о-ва Белого моря, Валаам 100
  Итого   1500
Южный
1 Астраханская область Прикаспийские районы 200
2 Волгоградская область Р~н Волжской ГЭС, Камышин, побережье Цимлянского моря 600
3 Республика Кабардино-Балкария Север республики 50
4 Республика Калмыкия Побережье Каспийского моря, Элиста 200
5 Республика Карачаево-Черкесия Север республики 50
6 Краснодарский край Побережье Азовского и Черного морей 600
7 Ростовская область Побережье Азовского моря 200
8 Ставропольский край Армавирский коридор 150
  Итого   2050
Приволжский
1 Оренбургская область Южные степные районы 100
2 Пермский край Безлесные районы 150
3 Самарская область Побережье Куйбышевского вдхр. 100
4 Саратовская область Побережье Саратовского вдхр. 150
5 Ульяновская область Побережье Куйбышевского вдхр 100
  Итого   600
Уральский АО
1 Курганская область Вдоль Западно-Сибирской ж.д 200
2 Ямало-Ненецкий АО В местах добычи газа 400
  Итого   600
Сибирский
1 Новосибирская (Барабинскаястепь Вдоль Западно-Сибирской ж.д. 300
2 Омская область Вдоль Западно-Сибирской ж.д. 400
  Итого   700
Дальневосточный
1 Камчатская область Побережье Охотского и Берингова морей 200
2 Магаданская область Побережье Охотского моря 100
3 Приморский край Побережье Японского моря 150
4 Сахалинская область Побережье, Курильские о-ва 300
  Итого   750
  Всего   7000
По итогам 2016 года общая мощность ветростанций составила 486,749 ГВт., за год прирост установленной мощности на рынке составил 54,600 ГВт. ветропарков. Полностью обзор рынка за 2016 года, подготовленный GWEC (Глобальный Ветроэнергетический Совет), можно скачать здесь
По итогам 2016 года больше всего ветропарков работает в Китае (168,690 ГВт, или 34.7% мирового рынка), США (82,184 ГВт, или 16.9% мирового рынка) , Германии (50,018 ГВт, или 10.3% мирового рынка) и Индии (28,700 ГВт, 5.9% мирового рынка). Источник данных - отчет GWEC (Глобальный Ветроэнергетический Совет) за 2016 год.
После установления новых рекордов в 2014 году ветроэнергетическая отрасль удивила многих наблюдателей еще одним рекордным годом в 2015 году, закрепив за собой ежегодный рост рынка на 22% и впервые за один год пройдя отметку 60 ГВт; И это после того, как в 2014 году впервые был взломан барьер в 50 GW. К тому же драйверм был Китай, установивший поразительные 30,8 ГВт на фоне замедления экономики и почти равного спроса. У Европы и Соединенных Штатов были удивительно сильные годы; Канада, Бразилия, Мексика и другие «новые» рынки продолжали развиваться. Эксперты рынка прогнозируют удвоение общей установленной мощности ветропарков до 2020 года и достижение годового прироста установленной мощности почти 80 ГВт. Прогноз GWEC на ближайшее пятилетие и на более дальнюю перспективу можно найти здесь
Срок энергетической окупаемости ветроустановки (или любой другой электростанции) – это термин обозначающий за какое время ветроустановка (или электростанция другого типа) выработает количество энергии, равное количеству, затраченному на её производство, установку, обслуживание и утилизацию. По оценкам Британской и Американской ветроэнергетических ассоциаций этот срок составляет от трёх до восьми месяцев (в зависимости от среднегодовой скорости ветра) – это один из самых коротких сроков всех видов электроустановок тогда как для угольных и атомных электростанций он составляет шесть и более месяцев.

Другая оценка этого явления – "коэффициент энергетической эффективности" – это отношение энергии выработанной ветроустановкой (или любой электростанцией) за срок службы к энергии, затраченной на производство установки, обслуживание и утилизацию ветроустановки (или любой другой электростанции).

По исследованиям университетов США, коэффициент энергетической эффективности ветростанций Среднего Запада Америки составил от 17 до 39 (в зависимости от среднегодовой скорости ветра. В то время как для атомных электростанций он оказался равным – 16, а для угольных – 11.
Это самый распространенный миф, живущий среди энергетиков, которые не имели дело с ветростанциями. Во-первых, при любой ситуации ветростанции сокращают выработку на органическом топливе, т.е. его экономят. А во-вторых, сеть общего пользования проектируется таким образом, что нет необходимости резервировать каждый мегаватт ветровой энергии мегаваттом от ископаемого топлива или от передаваемой мощности.

В электрической сети генерирующая мощность всегда больше, чем потребляемая, поскольку ни одна станция не имеет 100% надежности и нагрузка в сети не постоянна. В сложной энергосистеме предусмотрено резервировать многие толчки нагрузки, от внезапного отключения генерирующей мощности до включения энергоемкого оборудования в промышленном секторе. Автоматические устройства и операторы сети выравнивают генерирующую и потребляемую мощность и изменяющаяся мощность от ветростанций просто еще одно изменение среди многих. В США по данной проблеме проведено много исследований, Вот как звучит вывод Utility Wind Interest Group (организация включающая 55 электрических компаний США, имеющих в своих энергосистемах ветростанции).

"Устаревшее и непрофессиональное мнение, одно из главных беспокойств, часто выражаемое в энергетике состоит в том, что ветростанции будут нуждаться в резервировании или передаваемой мощности в равном объеме. Сейчас ясно, что как раз при умеренной доле ветроэнергетики, необходимость иметь дополнительную генерирующую мощность для компенсации нестабильности ветростанции, значительно меньше, чем один к одному и часто близка к нулю".

Одно из авторитетнейших исследований проведенное в 2004 году для департамента коммерции штата Миннесота, подтвердило, что дополнительное включение ВЭС мощностью 1500 МВт в энергосистему наибольшего объединения Xeel Energy в штате Миннесота США, будет нуждаться в дополнительном вводе мощности всего лишь 8 МВт на традиционном топливе, для того, чтобы погасить дополнительные вариации мощности.

Многие источники генерации, имеющие высокую надежность допускают неожиданный перерыв в энергоснабжении: например, атомные и угольные станции отключаются для непредвиденного внепланового ремонта или технологического обслуживания и очень часто с коротким промежутком времени между уведомлением и отключением. При этом никто не ставит вопрос о резервировании отключения этих станций от других станций равной мощности. Реальность состоит в том, что ветроэнергия естественно изменяемая, но не ненадежна.

Ветростанция сооружается в местах интенсивных ветров и модель сезонной и дневной выработки электроэнергии можно предвидеть с приемлемой точностью.

Дания и многие региональные энергосистемы в других странах Европы работают с 10-15% и более ветровой энергии от общей мощности, без дополнительных проблем надежности или необходимости сооружения резервных электростанций. В отличие от электростанций на органическом топливе, ветроустановки не нуждаются в отключении всех ветротурбин для обслуживания и ремонта одной из них. Одна турбина может находится в ремонте, когда другие работают.
Качество электроэнергии по частоте, соответствует частоте сети автоматически, т.е. частоту тока на ВЭУ задает сеть, точнее электростанции "ведущей" частоту в энергосистеме.

Качество по напряжению обеспечивается как системой возбуждения генераторов, так и источником реактивной мощности на подстанции в соответствии с требованием стандартов. Современные ВЭУ позволяют это делать.
Ветроустановки рассчитываются на срок службы 20-25 лет. В течение этого срока из основных механизмов возможна замена лопастей. Во всяком случае, этот вопрос (что подлежит замене в течение этого срока) должен оговариваться при заказе ВЭУ. За срок службы ВЭУ непрерывно вращается около 120 тыс. часов, в отличие от двигателя автомобиля, длительность непрерывной работы которого составляет 4-6 тыс. часов.
По данным Bloomberg New Energy Finance за 2016 год, перечень фирм лидеров и их доли в общем объеме производства ветроустановок представлены в таблице. Таблица. Десять ведущих фирм по производству ветроустановок в 2016 году.
№ п/п Наименование фирмы Поставлено, ГВт.
1. Vestas 8,7
2. GE Wind Energy 6,5
3. Goldwind 6,4
4. Gamesa 3,7
5. Enercon 3,5
6. Nordex 2,7
7. Guodian 2,2
8. Siemens 2,1
9. Ming Yang 1,96
10. Envision 3,4
Это действительно так. Вот лишь беглый перечень применения новейших материалов и оборудования:

  • генераторы современной конструкции (асинхронные, синхронные, асинхронизированные) с принудительным воздушным и жидкостным охлаждением;
  • тихоходные, многополюсные генераторы;
  • трансформаторы сухие и с современной изоляцией;
  • выпрямители, инверторы, преобразователи на базе последних достижений преобразовательной техники;
  • автоматические системы управления на современной элементной базе с применением персональных компьютеров и возможностями выхода на сеть Internet;
  • новые материалы для лопастей, полученные с применением нанотехнологий, различные виды пластика, обеспечивающие прочность в течение всего срока службы;
  • компактная и надежная коммутационная и защитная аппаратура.
По оценкам Американской ветроэнергетической ассоциации каждый мегаватт установленной мощности ветроустановок эквивалентен 2,5 человеко-годам непосредственно работающих (монтажники, эксплуатационный и обслуживающий персонал ВЭС) и около 8 человеко-лет, считая  занятых в смежных отраслях промышленности: производство ВЭУ и комплектующих изделий; лопастей генераторов; электротехнических и электронных компонентов: а также  широкого ассортимента других изделий.

Так, что ВЭС мощностью 100 МВт дает работу на 250 человеко-лет непосредственно в энергетике и 800 человеко-лет общих рабочих мест, включая другие отрасли.

Ветроэнергетика Европы дает в настоящее время (прямая и косвенная занятость) 200 000 рабочих мест. В 2020 году ожидается, что занятость достигнет 520 000 рабочих мест.
Единичная мощность ветроустановок имеет широчайший диапазон от 40 Вт до 8000 кВт. За последние три года ветростанции комплектуются, в основном, ветроустановками единичной мощности от 2 до 3,6 МВт. Ветроустановка мощностью 5 МВт – это грандиозное сооружение: диаметр ротора 120 метров. Высота башни около 80-140 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 приведены в статье "Колоссы ветроэнергетики"    
Вопрос не простой. Все зависит от цели, которые ставит покупатель бывшей в эксплуатации ветроустановки. Использование таких ветрогенераторов экономически целесообразно в проектах розничного рынка при продаже электроэнергии непосредственному потребителю, населенному пункту, предприятию. Действительно, в Европе идет процесс снятия с эксплуатации ВЭУ мощностью 100-200-300-400 кВт. Там их заменяют на ВЭУ мегаваттного класса. Если Вы хотите получить ВЭС серьезной мощности (5 МВт и выше), то следует ориентироваться на новейшие разработки с последующей покупкой лицензии или организацией совместного производства в России. Если покупатель хочет приобщиться к проблеме использования энергии ветра, и его амбиции не идут дальше обладания одним-двумя ветряками, то имеет смысл приобрести за умеренную (в два раза дешевле новой) цену бывшую в употреблении установку. При этом следует обзавестись знающим консультантом, способным оценить текущее состояние приобретаемой ВЭУ и сформулировать условия модернизации ВЭУ при демонтаже и повторном монтаже. Особенно внимательно следует  осмотреть лопасти и основные элементы системы управления. РАВИ рекомендует компанию, много лет специализирующуюся на подборе, поставке и монтаже таких ветрогенераторов: EAST WIND BROKERS, 
Как правило, проверки отдельных систем ветроустановки предупредительного характера проводятся два – три раза в год. Особенно это касается смазки редуктора и механизма поворота башни и лопастей. 1 раз в год производится профилактический осмотр лопастей. По мере увеличения времени эксплуатации добавляется необходимость замены отдельных комплектующих. Все операции по обслуживанию указываются изготовителем в инструкции по эксплуатации. Специалисты по обслуживанию ветрогенераторов подготавливаются профильными компаниями. Российская Ассоциация Ветроиндустрии проводит ознакомительные семинары по обслуживанию ветрогенераторов и в 2017-18 году планирует организовать постоянное обучение по полной подготовке мастеров по обслуживанию ветрогенераторов совместно глобальными производителями.
Управление современными ветрогенераторами и ветропарками автоматизировано на 100%. Компьютерная система перед каждым пуском ветротурбины проводит диагностику всех систем и при возникновении неисправности "не разрешает" стартовать или дает команду на остановку при возникновении определенного класса неисправностей. По-английски система называется SCADA (system control and date acquaisition – система управления и сбора параметров), с ее помощью через Интернет эти данные получает как компания, эксплуатирующая ветрогенератор или ветропарк, так и инвестор - владелец ветропарка в любой точке земли. Современные сервис - менеджеры ветропарков, отвечающие за их бесперебойную работу, имеют возможность получать всю информацию и управлять работой ветропарка с планшета или коммуникатора в любой точке Земли.

Современные ВЭУ имеют эффективную молниезащиту. В лопасти ветроколеса закладывается проводник, и по всей конструкции сооружаются проводники, обеспечивающие уход тока молнии в землю. Около каждой ВЭУ сооружается система заземления, к которой подсоединяется башня.
В 2006 – 2010 годах лидером по вводу энергетических мощностей были электростанции на газе. Вторыми по вводу были ветростанции. Вот как выглядит картина в 2010 году.

Ввод электростанций на газе составлял 28280 МВт, фотоэлектрических станций – 12000 МВт, ветростанций – 9259 МВт, (впервые ввод ФЭС превысил ввод ВЭС), электростанции на угле: ввод 4056 МВт, вывод из работы – 1550 МВт (впервые "ввод" опередил "вывод"), электростанции на биомассе – 573 МВт, солнечные термодинамические станции – 405 МВт, большие ГЭС – 208 МВт, станции на торфе – 200 МВт, на твердых бытовых отходах – 149 МВт, АЭС – ввод 145 МВт, вывод -535 МВт, малые ГЭС - 25 МВт, геотермальные электростанции – 25 МВт, электростанции на мазуте ввод – 0, вывод – 245 МВт.

Таблица 8.
Электростанции Ввод, МВт Вывод, МВт Примечание
Электростанции на газе 28280    
Фотоэлектрические станции 12000   впервые ввод ФЭС превысил ввод ВЭС
Ветростанции 9259  
Электростанции на угле 4056 1550 впервые "ввод" опередил "вывод"
Электростанции на биомассе 573    
Солнечные термодинамические станции 405    
Большие ГЭС 208    
Станции на торфе 200    
На твердых бытовых отходах 149    
Атомные 145 535  
Малые ГЭС 25    
Геотермальные 25    
Электростанции на мазуте 0 245
Ветровая энергия использовалась человеком, по крайней мере, 4000 лет тому назад. Достоверно доказано, что 1400 лет назад в Персии (теперь Иран) ветровая энергия использовалась для размалывания зерна. В 1900 году в Европе и Китае насчитывалось около 500000 ветровых мельниц. В 1930 году более 600000 ветряных мельниц работало в США и Канаде на водоподъеме и производстве электроэнергии. В России к началу ХХ века в крестьянских хозяйствах насчитывалось 250 тысяч ветряных мельниц, которые ежегодно перемалывали половину урожая зерна.
Ветростанции не загрязняют ни воздух, ни воду, ни почву и не производят твердые отходы. Ветроэнергетика замещает (экономит) органическое топливо, такое как уголь, нефть, газ, а также сокращает вероятность потерь топливных ресурсов при добыче и транспортировке. Экологически чистая ветровая энергия может помочь снизить негативное влияние на природу от энергетики. Отсутствие эмиссии парниковых газов CO2 – основное экологическое преимущество ветроэнергетики.

Электростанции России ежегодно выбрасывают в окружающую среду, главным образом в воздух, двуокись серы, углекислый газ, окислы азота, твердые частицы золы, а также токсичные тяжелые металлы (см. таблицы 5.6.-5.8. гл. 5). Двуокись серы и окислы азота являются причиной кислотных дождей. Они наносят ущерб лесам и животным в них обитающим. Некоторые озера становятся биологически вымершими из-за многолетнего воздействия кислотных дождей. Кислотные дожди вызывают коррозию зданий и сооружений, таких как мосты и опоры линий электропередач. Окислы азота, выброс которых имеется при сжигании газа (относительно экологически чистого топлива) являются первичным компонентом при образовании смога.

Углекислый газ, называемый парниковым газом, являющийся продуктом сжигания любого топлива, является также виновником глобального потепления климата и изменения климата в локальных районах.

Особое беспокойство вызывает влияние вредных выбросов на здоровье населения. В мировой практике зафиксирована устойчивая связь между вредными выбросами и заболеваниями астмой, малым весом новорожденных, преждевременными родами, мертворождением и детской смертностью. Необходимо помнить, что тяжелые металлы имеют свойство накапливаться в биологической цепи продуктов питания человека. К этому стоит добавить потерю среды обитания животных и птиц из-за разработки месторождений органического топлива и урана, не говоря уже об их гибели во время вскрышных и взрывных работ. Особую опасность представляет ртуть, содержащаяся в угле и выбрасываемая затем в воздух с горючими газами.

В таблице представлено количественное сопоставление влияния на среду обитания различных электростанций.

Таблица 8. Воздействие электростанции на среду обитания

 
Виды воздействия Ветер Атом Уголь Природный газ
Глобальное потепление нет нет да да
Загрязнение воды – тепловое или вредными выбросами нет да да да
Загрязнение воздуха нет нет да ограничено
Выброс ртути нет нет да нет
Разработка месторождения, добыча топлива нет да да да
Твердые отходы нет да да нет
Среда обитания в целом весьма ограничено ограничено хранение и захоронение отходов да да
 
Десять млрд. кВт·ч, которые вырабатываются на ветростанциях России, ежегодно предотвращают выбросы около 7 млн. тонн углекислого газа, 38000 тонн двуокиси серы и 25000 тонн окиси азота.
Исходя из структуры производства электроэнергии в Европе, Европейская ветроэнергетическая ассоциация [EWEA] оценивает, что каждый выработанный на ветростанциях кВт·ч электроэнергии предотвращает выброс около 666 гр. CO2. Судите сами какую роль играет топливная энергетика в изменении климата.

По оценке EWEA за счет ветроэнергетики в странах EC в 2009 году была предотвращена эмиссия CO2 в 106 млн. тонн. Такое количество CO2 вырабатывают 53 млн. автомобилей на дорогах Европы. При стоимости выброса одной тонны CO2 €22,6 за тонну, ветроэнергетика "заработала" около €2,4 млрд.
Таблица 9. Цели ветроэнергетиков Европы по снижению выбросов CO2.
  2010 2012 2020 2030
Предотвращение выбросов CO2, млн. т. 108 165 328 575
В % от обязательств EU по снижению эмиссии 24% от EU-27 обязательств по Киотскому протоколу 37% от EU-27 обязательств по Киотскому протоколу 44% от EU-27 цели по снижению парниковых газов -
Годовая стоимость* предотвращения эмиссии CO2, млрд.€ 2,7 4,1 8,2 14,4
Годовая стоимость** предотвращения эмиссии CO2, млрд.€ 6,1 10,4 20,5 34,6
* цена €25/т. CO2

** цена €90/баррель нефти

Источник: EWEA – Pure Power, 2008
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 течении 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.
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.
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%.
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 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.
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 решения 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.
Не так уж очень. Давайте разберемся с фактами.

Источником шума на ВЭУ является механическая передача от ветроколеса 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 безредукторных 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 10) по данным Американской ветроэнергетической ассоциации.

Таблица 10.
Источник шума Величина шума, децибеллы Источник шума
Турбина самолета 150  
  140  
  130  Пневматический молоток
  120  
Промышленные помещения 110  
  100 Стереомузыка
Салон автомобиля 90  
  80  
  70 Помещения офиса
Жилое помещение (холодильник) 60  
  50 Ветротурбина на расстоянии 200-250 м от башни
Городской шум в спальне 40  
  30 Шепот
Шорох падения листьев 20  
  10  
 
А так выглядит сравнительная характеристика источников шума по данным Европейской ветроэнергетической ассоциации.

Таблица 11.   Сравнительная характеристика источников шума
Источники шума dB (A)
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 площади 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.
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 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 жительства.

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, называемая "инфразвуком". Звук с малой частотой угнетающе действует на людей, а также на животных и на насекомых. 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. Автору приходилось бывать на ветростанциях штата Калифорния в США и он лично на территории ВЭС Tehachaрi Pass, на которой установлено 7 тысяч ветроустановок, видел 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 автору: 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" (upwind) генерируют 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 ультразвук, 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].
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 80-100 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, т.е. площадь вращающегося ветроколеса равна S=πR2, т.е. квадрату радиуса умноженному на коэффициент π = 3,14. Также необходимо знать, что ветроустановка "отнимает" от энергии набегающего ветра в лучшем случае половину, kв=0,5. Отсюда, энергия, отбираемая нашей ветроустановкой пропорциональна площади равной kS = 0,5·3,14·502 = 3925 м2.

Энергия ветра, пролетающего мимо ветроустановки, пропорциональна высоте приземного слоя h = 1000 м., и расстоянию между ветроустановками l=500м., т.е. Sверх = 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.
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.
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 землеотвода под тепловые и атомные электростанции, не говоря уже о ГЭС с крупным водохранилищем. В этом случае земли для сельского хозяйства теряются безвозвратно.
Проблема обеспечения водой промышленных предприятий и электростанций становится всё более актуальной. По данным Калифорнийской энергетической комиссии электростанции на орга-ническом топливе потребляют количество воды (имеется ввиду прямые потери на ис-парение и не учитывается возврат воды, и её дальнейшее использование) указанное в табл. 12.

Таблица 12. Безвозвратный расход воды электростанциями на органическом топливе.
Вид электростанции Расход воды, литров/кВт•ч Атомная 2,3 На угле 1,9 На нефти и нефтепродуктах 1,6 С комбинированным циклом на газе 0,95

На ветростанциях вода используется для очистки лопастей от пыли, которая осаждаясь на лопастях изменяет аэродинамический профиль и снижает эффектив-ность работы ВЭУ. По данным Американской ветроэнергетической ассоциации, промывать лопасти целесообразно четыре раза в год. Аналогично рекомендуется очищать от пыли фотоэлектрические панели. Расход воды на эти цели для электростанций на возобновляемых источниках показан в табл. 13.
Таблица 13. Безвозвратный расход воды, на электростанциях на возобновляе-мых источниках энергии
Вид электростанции Расход воды, л/ кВт•ч Ветровые 0,004 Фотоэлектрические 0,110
Таким образом, безвозвратные потери воды на ВЭС в 475 раз меньше, чем на АЭС, около 400 раз меньше чем на угольных станциях и 275 раз менее чем станциях на газе.
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.
Очень 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.
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 ВЗУ 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.
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 угловой формы, то сейчас практически все кабины обтекаемой формы.

Усиление звукопоглощения гондол 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 демирирующих 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.
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.
Да, и весьма популярным. Например, по данным Британской ветроэнергетической ассоциации, на первой коммерческой ветростанции в Делаболе (Delabole) за первые 10 лет побывало с экскурсиями 35000 посетителей. В Шотландии 80% туристов желают посетить ветростанции. Аналогичная картина и по другим странам.
Вклад ветроустановки в защиту среды обитания человека зависит от ее мощности и средней скорости ветра, т.е. величины вырабатываемой ею энергии в течение года.

Так ВЭУ мощностью 1 МВт производит в год в среднем 2,6 млн. кВт·ч. Это означает, предотвращение выбросов по сравнению с тепловой станцией на угле:

  • двуокиси серы – 3,6 тонн;

  • окислов азота  - 10 тонн;

  • углекислого газа – 2970 тонн;

  • твердых частиц – 0,86 тонн.


Такое количество углекислого газа поглощает лес    на площади 2,5 кв. км, так что работающая ветроустановка как бы непрерывно расширяет лесной массив.
По расчетам Европейской комиссии при достижении к 2020 году 20% доли возобновляемой энергетики в производстве электроэнергии означает 2,8 млн. рабочих мест, основная часть которых приходится на ветроэнергетику. В Европе в ветроиндустрии работает 190 тыс. человек. Европейские комиссии являются лидерами ветроэнергетики мира, обеспечивая 60% рынка ветроэнергетики в мире в 2008 году. К тому же это поощряет делать инвестиции в Европе, поскольку внешние рынки менее стабильны.

Возрастающая цена на топливо и выбросы углекислоты увеличивают конкурентоспособность ветроэнергетики, поскольку она не зависит ни от цены на топливо, ни от цены на выбросы. Ветроэнергетика может повлиять на снижение тарифов на электроэнергию, поскольку вносит элементы конкуренции в рынок электроэнергии.
Рано или поздно до нас дойдет, что снижать выбросы CO2 важно и для нашей экономики, поскольку снижая выбросы CO2 мы снижаем ущерб от кислотных дождей, прежде всего сельского хозяйства и снижаем заболеваемость людей, т.е. расходы на здравоохранение, точнее снижаем потребность в инвестициях в здравоохранение, которые сейчас не удовлетворяются. В полной мере для России актуально создание дополнительных рабочих мест, как в области машиностроения, так и субъектах РФ, где будут монтироваться ВЭС. И, наконец, необходимо понять, что развитие ветроэнергетики в Европе – реальная угроза снижения нашего экспорта нефти и газа. Адекватным ответом могло бы служить активное участие нефтяных и газовых компаний России в развитии ветроэнергетики. Такое направление диверсификации их деятельности вполне может скомпенсировать снижение объема экспорта углеводородов. Компенсировать объем экспорта за счет повышения внутренних цен на нефть и газ является гибельной для страны в целом, т.к. ведет к неконкурентности  экономики в целом. А эти процессы (сокращение экспорта в Европу) не за горами. Кроме того, изменение глобального энергетического уклада - устойчивый процесс, который мы наблюдаем сегодня. И России разумно было "приобрести билет на этот поезд", чем догонять его в скором будущем. Кроме того, возможности освоения новых технологий предприятиями энергомашиностроительного комплекса создаст новые рабочие места и обеспечит налоговые поступления. Именно эти факторы побудили руководство страны поддержать возобновляемую энергетику, и ветроэнергетику в частности, законодательно с мая 2013 года
В 2007 году на суше в местах с низкой и средней среднегодовой скоростью ветра себестоимость составляла 6-8 €цент/кВт·ч, а хорошей скоростью ветра 4-5 €цент/кВт·ч.

Общая тенденция заключается в том, что себестоимость снижается в зависимости от разных обстоятельств, кроме величины среднегодовой скорости ветра. Так при удвоении производства ВЭУ себестоимость электроэнергии снижалась от 9 до 17%.

За последние двадцать пять лет с 1980 по 2005 год себестоимость ветровой энергии снизилась в среднем в мире с 30 до 5 центов США/кВт·ч. На многих ветроустановках в Америке и Европе она составила 4 цента США/ кВт·ч. Правда в последние 3 года имело место небольшое повышение средней себестоимости в связи с массовым сооружением "морских" ВЭС. Тем не менее стоит упомянуть, что на электростанциях, использующих органическое топливо себестоимость электроэнергии растет и прогнозируется её устойчивый рост на других видах электростанций.

Снижение себестоимости произошло с ростом единичной мощности ВЭУ. Так в середине 80-х годов себестоимость электроэнергии от ВЭС мощностью 95 кВт составляла 9,2 €цент/кВт·ч, а от ВЭС мощностью 2 МВт сейчас составляет 5,3€цент/кВт·ч.

В 2010 году на ВЭС средней модности (1,5 МВт – по западным меркам это средняя мощность) себестоимость составляла от 5 до 6,5 €цент/кВт·ч. Для сравнения Европейская комиссия установила, что себестоимость электроэнергии газовых электростанций с комбинированным циклом составит 3,5-4,5 €цент/кВт·ч, а угольных станций с комбинированным циклом 4-5 €цент/кВт·ч. Но эти данные не учитывают колебания цен на топливо и плату за выбросы.

В 2008 году Международное энергетическое агентство (IEA) опубликовало World Energy Outlook (обозрение энергетики мира с прогнозом стоимости электроэнергии от электростанции: ВЭС и ТЭС на угле и газе в 2015 и 2030 году. По этим прогнозам в 2015 году электроэнергия от угольных станций будет стоить 82€/МВт·ч, газовых – 101 €/МВт·ч и ВЭС 75 €/МВт·ч, при стоимости выбросов CO2 30 $/МВт·ч от угольных станций и 15 $/МВт·ч от газовых станций.

При этом ясно, что поскольку на ВЭС нет платы за топливо и выбросы CO2, то предсказана цена от ВЭС наиболее достоверно.

Необходимо помнить, что электроэнергия от топливных электростанций приносит неизмеримо большие "внешние затраты, чем от ВЭС.
В странах Европы применяются многие формы субсидий для производства электроэнергии от возобновляемых источников энергии. Однако, наиболее часто встречающийся механизм поддержки – это fееd-in-tariff [FIT]. FIT это экономический механизм, предназначенный поддерживать реализацию политики.

Для ветроэнергетики он типично включает: гарантию доступа к сетям, долгосрочный контракт (15-20 лет) на производство и продажную цену электроэнергии, базирующуюся на себестоимости производства электроэнергии от ветра.

FIT обязывает региональные или национальные энергосистемы покупать электроэнергию от станций на базе ВИЭ. Этот инструмент дает возможность возобновляемой энергетике развиваться, а инвесторам гарантировано возвращать инвестиции.

С 2009 года система FIT действует в странах: Австрия, Бельгия, Кипр, Чешская республика, Дания, Эстония, Франция, Германия, Венгрия, Ирландия, Италия, Литва, Люксембург, Португалия, Испания, Швеция, Швейцария и Великобритания.
Мало кто знает, но в России абсолютно все виды энергетики и в новом тысячелетии при её фактической приватизации пользуются государственной поддержкой под разными предлогами. Ежегодно из государственного бюджета России на строительство и безопасность атомных, тепловых и гидравлических станций выделяются десятки миллиардов рублей (точнее 15-20 млрд. долларов). Прискорбно, но при этом доля государства в энергокомпаниях не возрастает – еще один парадокс приватизации. Когда же речь заходит о возобновляемой энергетике, то прямая государственная поддержка в устах противников вдруг становится аргументом её неэффективности. Как видим это далеко не так, тем более, что на первом этапе речь идет о прямой поддержке ветровой энергетики в размере 200-300 млн. в год, что поможет отрасли закрепиться на рынке электроэнергии. Всем известно, что для этого необходимы соответствующие меры поддержки: от снижения налогов до прямых инвестиций.

Но есть и еще один аргумент в пользу возобновляемой энергетики вообще и ветроэнергетики в частности. Это проблема изменения климата за счет эмиссии углекислого газа от топливной энергетики и проблема "кислотных" дождей, образующихся за счет выбросов окислов серы и азота при сжигании в основном угля и других видов органического топлива. Эти два явления приводят к тому, что общество вынуждено тратить огромные средства на компенсацию прямых убытков, а также здравоохранение и другие природоохранные мероприятия.

Эти, так называемые "внешние затраты" по разным оценкам составляют от 1 до 1,5 цента США на каждый киловатт час электроэнергии. С учетом этих затрат, ветроэнергетика становится конкурентоспособной без всяких условий.
В России ветроэнергетика, как и все ВИЭ, имеет государственную поддержку на оптовом и розничном рынке. На оптовом рынке поддержка основывается на механизме ДПМ (договор поставки мощности), при котором вся мощность, вырабатываемая ветропарком, приобретается в течении 15 лет с прибылью 12%. Определены ежегодные объемы ввода ветропарков до 2024 года в общем объеме 3600 МВт при условии соблюдения предельной величины капитальных затрат и соответствующего году ввода уровня локализации оборудования. Разъяснение модели поддержки ветроэнергетики на оптовом рынке

На розничном рынке поддержка ветроэнергетики основывается на специальном тарифе продажи электроэнергии, вырабатываемой ветрогенератором или ветропарком как: 1) реализация ветроэнергетических проектов в целях компенсации сетевых потерь и 2) реализация ветроэнергетических проектов в изолированных зонах ОРЭМ. Разъяснение модели поддержки ветроэнергетики на розничном рынке

Кроме того, в 2017-18 годах намечены несколько законодательных актов по поддержке ВИЭ и ветроэнергетики для т.н. "микрогенерации", когда физическое лицо или малое предприятие смогут продавать по повышенной тарифной ставке излишки электроэнергии, вырабатываемой собственным ветрогенератором (ми).

РАВИ следит за изменениями в законодательстве и публикует их на своем сайте Подписаться
Стоимость установки как таковой не является показателем. В электроэнергетике используется понятие удельная стоимость 1 кВт установленной мощности. Этот показатель получают разделив стоимость станции на ее мощность. То есть в эту стоимость входят все затраты при строительстве станции. В 2010 году EWEA оценила удельную стоимость ВЭС – 1225 €/кВт. При этом стоимость ветроустановки (отдельная цена) оценивается порядка 75% от указанной выше удельной стоимости. В абсолютных цифрах заводская стоимость например ВЭУ мощностью 2 МВт = 2000 кВт будет составлять:

1225 · 0,75 · 2000 = 1,8375 млн.€
Структура затрат на сооружение ветроустановок средней мощности (850 - 1500 кВт) на основе данных Германии, Дании, Испании и Великобритании в 2001-2002 годах представлены в таблице 14.

Таблица 14.
Компоненты затрат Доля от общей стоимости, % Доля в прочих затратах, %
Ветротурбина (заводская цена), включая транспортировку и монтаж 74-82 -
Фундамент 1-6 20-25
Электрическое оборудование 1-9 10-15
Подключение к сети 2-9 35-45
Консалтинг 1-3 5-10
Земля 1-3 5-10
Финансовые затраты 1-5 5-10
Сооружение дороги 1-5 5-10
Источник: Renewable Energy World, July-August, 2004.

vol 7, num. 4. р.126-137.

Как видно, стоимость собственно ветроустановки составляет порядка 74-82% от общей стоимости строительства. А среди "прочих затрат", т.е. затрат по сооружению ВЭС основными являются затраты на сооружение фундамента и на подключение к сети.

Структура затрат на сооружение ветроустановки мощностью 2 МВт (среднестатистические данные по Европе в 2007 году) показана в таблице 15. Эти данные можно брать за основу оценки стоимости ВЭС.

Таблица 15.
Компоненты Средняя стоимость, €/кВт В % от общей стоимости В % от стоимости ветроустановки
Стоимость турбины, включая транспортировку. 928 75,6 100,00
Фундамент 80 6,5 8,62
Электроаппараты 18 1,5 1,94
Подключение к сети 109 8,9 11,75
Системы управления 4 0,3 0,43
Консультации 15 1,2 1,62
Земля 48 3,9 5,17
Финансовое обеспечение 15 1,2 1,62
Дорога 11 0,9 1,19
Всего 1228 100 132,33
Источник : Riso  DTU
По данным NREL (Национальная лаборатория возобновляемой энергетики США) структура затрат по элементам ВЭУ ("ветротурбины") для ВЭУ мощностью 1,5 МВт, диаметр ротора 70 м. и высота башни 65 м. представлена в таблице 16.

Таблица 16.
  Компоненты Стоимость,  $1000 В % от ВЭУ
1. Ротор 237 27,9
  в том числе лопасти 152 14,7
2. Приводной механизм и кабина 617 59,5
  в том числе:    
  редуктор 153 14,8
  генератор 98 9,5
  электроника измерения скорости вращения 119 11,5
  главная рама 93 9,0
  электрические устройства и кабели 60 5,8
3. Системы управления, защиты и автоматики 35 3,4
4. Башня 147 14,2
  Стоимость ветроустановки 1036 100
По данным Riso DTU (Дания) средняя стоимость компонентов двух морских станций в расчете на 1 МВт установленной мощности представлена в таблице 17.

Таблица 17.
  Виды затрат Инвестиции
€ 1000 В % от общего
1. Ветротурбина на заводе, транспортировка и монтаж 815 48,5
2. Трансформаторная подстанция и кабель на береговую ……… 270 16,1
3. Внутренние подключения ВЭУ к подстанции в море 85 5,1
4. Фундамент 350 20,8
5. Проект и управление проектированием 100 5,9
6. Анализ влияния на окружающую среду (экологический раздел проекта) 50 3
7. Прочие затраты 10 0,6
  Всего 1680  
  Удельные капитальные вложения 1680 €/кВт
По оценкам международного энергетического агентства (IEA) сегодняшние и прогнозируемые значения капитальных вложений представлены в таблице 19.

Таблица 19.
Вид электростанции Капитальные вложения, $/кВт
2005 2030
Традиционная гидроэнергетика 1550-5500 1550-5500
Атомные электростанции 1500-1800 1500-2300*
ТЭС на угле 1000-1200 1000-1250
ТЭС на газе 450-600 400-500
Наземная ВЭС 900-1100 800-900
Морская ВЭС 1500-2500 1500-1900
*Оценка автора.

Как видим, снижение удельной стоимости прогнозируется лишь для ВЭС! и ТЭС на газе.
Да, это так. Из-за отсутствия топлива на ВЭС и очень малых затрат на обслуживание они вытесняют из энергобаланса системы самые дорогие электростанции. При этом увеличивается надежность энергосистемы за счет снижения потребности в привозном топливе. По исследованиям, проведенным в Дании, стоимость электроэнергии для потребителей в 2004-2007 годах была бы выше на 4-12%, если бы не было вклада ВЭС в энергобалансе. Исследования, проведенные в Германии и Испании, дали аналогичные результаты. (Данные EWEA).
Да будет. По прогнозу Международного энергетического агентства (IEA), выполненного в 2008 году, при плате за выбросы CO2 от угольных станций $30/МВт·ч и от газовых станций $15/МВт·ч себестоимость электроэнергии от ВЭС будет ниже, чем от станций на угле и газе.

В цифрах прогноз выглядит, как указано в таблице 20.

Таблица 20.
Вид электростанции Себестоимость электроэнергии, €/МВт·ч
2015 2030
На угле 83 79
На газе 101 113
ВЭС 75 68
Сельскому жителю: фермеру, пастуху, оленеводу, рыбаку, дачнику небольшие ветроустановки мощностью от 50 Вт до 5 кВт, совместно с аккумуляторной батареей и инвертором (устройство, преобразующее постоянный ток в переменный) может дать свет в дом, возможность смотреть телевизор, слушать радио, поднимать воду из глубины до 40 метров, выполнять роль пастуха в загонах и пользоваться многими электроинструментами небольшой мощности. Кстати, ветроустановки малой мощности могут эффективно использоваться в местах с небольшой среднегодовой скоростью, так что география их возможного применения гораздо шире в несколько раз, чем мощные ВЭС.

Кроме того, в 2017-18 годах намечены несколько законодательных актов по поддержке ВИЭ и ветроэнергетики для т.н. "микрогенерации", когда физическое лицо или малое предприятие смогут продавать по повышенной тарифной ставке излишки электроэнергии, вырабатываемой собственным ветрогенератором (ми).

РАВИ следит за изменениями в законодательстве и публикует их на своем сайте Подписаться
Для дома и для фермера обычно достаточно одной ветроустановки мощностью от 1 до 25 кВт, в зависимости от потребляемой мощности и наличия ветровых ресурсов. Естественно можно использовать несколько ветроустановок, например две по 5 кВт, или две по 10 кВт. Для электрификации деревни можно использовать несколько ВЭУ общей мощностью до 100-200 кВт. РАВИ рекомендует компанию ООО "ВДМ-Техника", производящую малые ветрогенераторы и ветродизельные системы для локального энергоснабжения.
Ветроустановка размещается на башне, которая представляет собой трубу диаметром два-три дюйма. Под трубу делается небольшой бетонный фундамент размером порядка 1,0 х 1,0 х 0,3 м. Для предания устойчивости труба снабжается растяжками в один или два яруса в зависимости от высоты мачты. Под растяжки ……… желательно закапывать в землю небольшие бетонные кубики размером 0,5 х 0,5 х 0,2 м. Растяжек 4 или 8. Так что непосредственно ВЭУ занимает площадь 2-4 квадратных метра плюс тропинка к ней. Разумеется, землю между растяжками можно использовать под огород.
Ветроустановки с горизонтальной осью вращения достаточно шумные устройства, правда, очень многое зависти от конкретного производителя. К сожалению многие из них не доводят ВЭУ должным образом до минимального производства шума. Поэтому эти ВЭУ надо располагать на таком расстоянии, на котором шум в ночные часы не будет слышен за закрытыми дверями и окнами у Вас и у соседа.

Если же говорить по науке, то шум от ВЭУ не должен превышать санитарных норм, так называемые, САНПИН. Это примерно 40-50 децибелл.
Как сказано в начале брошюры, малые ветроустановки также бывают двух типов: с горизонтальной и вертикальной осью вращения. ВЭУ с горизонтальной осью вращения располагать на крыше нельзя из-за вибрации, которая будет передаваться зданию и, в конечном счете, может привести его к разрушению.

ВЭУ с вертикальной осью вращения, хотя и менее эффективны, но их вибрация близка к нулю и их можно располагать на крышах зданий и сооружений
Это, безусловно, главный вопрос. Но в этом вопросе имеется много нюансов, которые трудно понять непосвященному человеку, а продавцы далеко не всегда бывают откровенными.

Итак, имеем ориентир: средняя удельная стоимость малых ВЭУ составляет 2000-2500 долл. США/кВт.

Но не зря говорят, что чёрт кроется в деталях. А они таковы. Прежде всего нужно знать, что входит в комплектацию ВЭУ.

Если ветроустановка предназначена для зарядки аккумуляторных батарей, то в её комплектацию входит собственно ВЭУ и зарядное устройство, и в указанную выше цену входят эти устройства, но батарея не входит. Если ВЭУ предназначена для гарантированного энергоснабжения, то в её комплектацию должна входить аккумуляторная батарея и инверторы, которые могут существенно увеличить названную выше удельную стоимость.

В общем же случае необходимо экономически сравнивать варианты энергоснабжения на базе различных источников, включая прокладку линий. При этом  фотоэлектрические станции с удельной стоимостью 3-4 тыс. долл. США за кВт могут оказаться самым дорогим решением. Следует иметь в виду, что стоимость ФЭС за последнее время существенно снизилась.

Перспективным решением является гибридные ветродизельные системы. Так при проектировании электроснабжения северных поселков нами были рассмотрены варианты энергоснабжения от дизельной станции 500 кВт и ветродизельной станции с одним дизель генератором мощностью 200 кВт и четырех ВЭУ мощностью 100 кВт при среднегодовой скорости ветра 6,7 м/с.

Стоимость ветродизельной станции составила 378000 долл. США, а дизельной 125000 долл. США. Однако экономия топлива дала 90000 долл. США в год, т.е. простой срок окупаемости составил менее трех лет.

Таким образом, решающим фактором для применения ветродизельных систем является стоимость топлива и возможность его своевременной и бесперебойной доставки.
Нет, не являются. К деталям, изготовляемым по высокой технологии, относятся лопасти, зарядное устройство и инвертор. И чем меньше о них будет знать пользователь, тем лучше. Остальные устройства ВЭУ достаточно простые, во всяком случае не сложнее любого двигателя внутреннего сгорания. Обычно малые ВЭУ должны работать первые 3-5 лет без какого-либо обслуживания. Изготовители должны составлять для потребителей инструкцию пользователя, а по возможности обучать пользователя устранять простейшие неисправности. Хотелось бы предостеречь пользователей от одной распространенной ошибки. В комплекте с аккумуляторной батареей дается зарядно-разрядное устройство, которое в частности контролирует степень разряда батареи и не допускает, чтобы аккумулятор разряжался более чем на 50%. Однако "умельцы" часто отключают автоматику и заставляют аккумуляторные батареи разряжаться ниже этого предела тем самым аккумуляторы приходят в негодность, а "умельцы" пытаются свалить свою вину на изготовителей.