Приоритетные научные исследования в Украине "Ветер - альтернативный источник энергии"

Проект

Приоритетные научные исследования в Украине

«Ветер - альтернативный источник энергии»

Нурахметова Валерия

10-Б класс

Введение

Энергия ветра -- это преобразованная энергия солнечного излучения, и пока светит Солнце, будут дуть и ветры. Таким образом, ветер -- это тоже возобновляемый источник энергии.

Люди используют энергию ветра с незапамятных времен -- достаточно вспомнить парусный флот, который был уже у древних финикян и живших одновременно с ними других народов, и ветряные мельницы. В принципе, преобразовать энергию ветра в электрический ток, казалось бы, нетрудно -- для этого достаточно заменить мельничный жернов электрогенератором. Ветры дуют везде, они могут дуть и летом, и зимой, и днем, и ночью -- в этом их существенное преимущество перед самим солнечным излучением. Поэтому вполне понятны многочисленные попытки "запрячь ветер в упряжку" и заставить его вырабатывать электрический ток.

Движущей силой этого процесса являются происходящие изменения в энергетической политике стран со структурной перестройкой топливно-энергетического комплекса, связанной с экологической ситуацией, складывающейся в настоящее время как переходом на энергосберегающие и ресурсосберегающие технологии в энергетике, так и в промышленности и в жилищно-гражданском комплексе.

Ежегодно в мире увеличивается число международных симпозиумов, конференций и встреч ученых и специалистов, рассматривающих состояние и перспективы развития этого направления энергетики.

Значительное внимание этой проблеме уделяется организациями, входящими в ООН, такими как ЮНЕСКО, ЕЭК, ЮНЕП, ЮНИДС, а также другими межправительственными и неправительственными международными организациями. Выделяются значительные средства на работы в области НВИЭ из целевых ассигнований ЕЭС, Европейского фонда национального развития, Евроатома и других организаций.

Приближающаяся угроза топливного “голода”, а также загрязнение окружающей среды и тот факт, что прирост потребности в энергии значительно опережает прирост ее производства, вынуждает многие страны с новых позиций обратить внимание на энергию солнечных лучей, ветра, текущей воды, тепла земных недр, то есть на энергию, большая часть которой растворяется в пространстве, не принося ни вреда, ни пользы.

В настоящее время на производство тепла и электричества расходуется ежегодно количество тепла, эквивалентное примерно 1000 трлн. Баррелей нефти, сжигание которых сильно засоряет атмосферу Земли.

Обоснование

Существующий энергетический потенциал и перспектива использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.

Ветер - один из нетрадиционных источников энергии. Ветер рассматривается специалистами как один из наиболее перспективных источников энергии, способный заменить не только традиционные источники, но и ядерную энергетику.

Выработка электроэнергии с помощью ветра имеет ряд преимуществ:

Экологически чистое производство без вредных отходов;

Экономия дефицитного дорогостоящего топлива (традиционного и для атомных станций);

Доступность;

Практическая неисчерпаемость.

В ближайшем будущем ветер будет скорее дополнительным, а не альтернативным источником энергии. По оценкам зарубежных специалистов (в частности США), достаточная конкурентно способность ветроэнергетических установок (ВЭУ) по сравнению с традиционными типами электростанций может быть обеспечена при сокращении стоимости ВЭУ примерно в два раза и повышении их надежности в 3-5 раз. Во многих странах мира (США, ФРГ, ДАНИЯ, ИТАЛИЯ, ВЕЛИКОБРИТАНИЯ, НИДЕРЛАНДЫ и др.) ассигнуются значительные государственные средства на НИОКР в области создания ВЭУ. Особое внимание при проведении этих работ уделяется повышению надежности установок, их безопасности, снижению шума, уменьшению помех теле- и радиокоммуникаций.

В настоящее время можно выделить следующие сановные направления использования энергии ветра:

Непосредственная выработка механической или тепловой энергии (ветротепловые, ветронасосные, ветрокомпрессорные, мельничные и т.п. установки);

Удовлетворение потребностей в электроэнергии мелких предприятий, фирм, учреждений и т.п.

По данным ООН к 2000 г. доля новых и возобновляемых источников энергии составит более 13% энергоресурсов и будет эквивалентна использованию примерно 1 млрд. т нефти, что немногим меньше доли природного газа и более чем в два раза превосходит долю ядерной энергии.

На Украине с помощью американских фирм предусматривается строительство ВЭУ общей мощностью 500 МВт.

Современное состояние развития в Украине

Первый 100 кВт-ный ветроагрегат в Украине был установлен в 1936 году в Крыму. Дальнейшему развитию ветроэнергетики помешала война. Во второй половине ХХ века в Украине строились ветроэнергостанции, но основной упор был сделан на ТЭЦ и ГЭС, чуть позже - на АЭС.

Советское руководство предпочитало масштабные проекты, благо энергоносители стоили очень дешево. Однако и после распада Союза ветроэнергетика в Украине развивалась достаточно медленно. Теперь главной причиной стал хронический дефицит средств. А первенства среди стран СНГ мы достигли только благодаря тому, что у них тоже не хватало денег на альтернативную энергетику...

Современная ветроэнергетика является одной из наиболее развитых и перспективных отраслей альтернативной энергетики. В настоящее время, в условиях энергетического кризиса на Украине, ветроэнергетика занимает одно из ведущих мест в использовании НВИЭ.

В Украине взят курс на ускоренное развитие производства ветроэнергетических установок (ВЭУ) и строительство ветроэлектростанций (ВЭС) общей мощностью 500 МВт и более, для чего в ветроэнергетику направляются большие государственные инвестиции (0.75% от товарной продукции производства электроэнергии в системе Минэнерго Украины).

В то же время доля ветроэнергетики в мире за последние 15-- 20 лет развития составила только 0,1--0,15% от мировых поставок энергии. Так, в Дании, где производство и внедрение ВЭУ получило наибольшее развитие, доля ВЭС и отдельных ВЭУ на 1993 г. составляла лишь 2% от объема производства электроэнергии. А по данным комиссии Мирового экономического Совета по прогнозированию мировой экономики доля всех нетрадиционных источников энергии (НИЭ) в последующие 30 лет не будет существенно возрастать.

Необходимо также отметить, что суммарная располагаемая мощность ВЭС в Украине в 500 МВт даст прибавку среднегодовой мощности лишь в 800--100 МВт, что для уровней страны составляет весьма малую величину.

Существующие намерения государства по внедрению ветроэнергетики в Украине базируются в основном на применении лицензированной ВЭУ модели «USW 56-100» и ВЭУ отечественной разработки типа «АВЭ-250С».

Потенциал энергии возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в Украине

Источник: Институт возобновляемой энергетики Украины НАН Украины

Что необходимо сделать для развития этого проекта?

Для реализации намеченных целей необходимо:

- обеспечить в государственном масштабе последовательное наращивание выпуска ветротурбин для украинских ВЭС;

- на местном уровне обеспечить поддержку и участие в развитии ветроэнергетики (такую поддержку ныне очень активно декларируют органы местной власти Крыма, Херсонской, Донецкой, Львовской, Николаевской и ряда других областей Украины в регионах энергодефицитных и имеющих хороший ветропотенциал);

- помочь развитию рыночной инфраструктуры, в первую очередь обеспечить стабильность цен, доступ к общей электросети всем физическим и юридическим лицам - владельцам ВЭС, осуществлять меры по пресечению монополизма;

- ликвидировать субсидии на экологически вредные виды производства энергии;

- включить в стоимость энергии ее экологическую стоимость;

- оказывать поддержку исследованиям, развитию и распространению новых техники и технологий в области ветроэнергетики.

Ветроэнергетика нуждается в поддержке:

- продолжения усовершенствования конструкций и производства ветроагрегатов;

- в продолжении научных исследований и конструкторских разработок с целью улучшения ветротурбин и их компонентов, снижения их стоимости, увеличения продолжительности срока службы и надежности в эксплуатации, возможности повторного использования компонентов;

- картографирования ветроресурсов (составление ветроатласа Украины и кадастра перспективных для строительства ВЭС площадок);

- создания экспертных (сертификационных) центров для независимой оценки и подтверждении качества, а также для повышения надежности производимой ветротехники;

- создания информационных центров, обладающих объективной, независимой от производителей, информацией о ВЭУ, имеющихся на рынке.

Для существующей в Украине инфрастуктуры энергообеспечения отдаленных мелких потребителей электроэнергии еще одним экономически эффективным и перспективным направлением развития ветроэнергетики является производство и эксплуатация сетевых ветроагрегатов мощностью в интервале 15 - 20 кВт. Благодаря существующему серийному производству необходимых комплектующих изделий для этих ветроагрегатов, они будут дешевы и доступны таким потребителям как фермерские хозяйства, горные лесные хозяйства и т.п. Реализация этого направления сулит большие выгоды и для энергетики всей страны, так как позволит значительно сократить потери электроэнергии в линиях электропередач.

Районы и центры развития

Украина обладает лучшей базой для развития ветроэнергетики, чем другие страны Восточной Европы, поскольку имеет обширные (более 60 тысяч км кв.) площади мелководных акваторий с высоким (более 6 м/с) ветропотенциалом, не задействованные в хозяйственных секторах.

В Украине преобладают ветры со скоростью примерно 5 м/с. Этого вполне достаточно для работы современного ветроагрегата. Кроме того, некоторые ученые высказывали предположение, что эта цифра несколько занижена: синоптики измеряли ветер на высоте флюгера (10 метров), а ветроагрегат ставят на высокую башню (до 100 метров).
Синоптики выделяют несколько регионов, где ветры дуют стабильно и наиболее сильно: Карпатский, Причерноморский, Приазовский, Донбасский, Западно-Крымский, Восточно-Крымский. Наилучшие условия для развития ВЭС - в Крыму.

Среди регионов Украины Автономная Республика Крым обладает наибольшим энергетическим потенциалом и опытом работ по использованию всех видов нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. Целесообразность ускоренного развития нетрадиционной энергетики Крыма обусловлена не только наличием огромных природных ресурсов, собственной материальной и производственной базы, но и экономически выгодными условиями эксплуатации установок по использованию НВЭИ.

Распределение строительства ВЭС по регионам Украины до 2030 года.

Источник: Институт возобновляемой энергетики Украины НАН Украины.

Выводы

1. Ветроэнергетика в Украине не может заменить традиционную энергетику. Она может только дополнить ее. Для этого необходимо иметь традиционную генерирующую мощность, покрывающую всю нагрузку потребителей.

2. Ветроэнергетика в Украине, как и во всем мире, в современных условиях высокозатратна и в ближайшей перспективе не может быть рекомендована для внедрения в больших объемах из-за высокой удельной стоимости ВЭУ, низкого коэффициента использования установленной мощности установок (0.15-0.25),слабости экономики и других факторов.

3. Ориентировка на применение, только одного-двух типов ВЭУ в масштабах всей Украины ошибочна по многим причинам. Только расчеты и технико-экономические обоснования могут определять оптимальный тип ВЭУ для каждой площадки ВЭС.

4. Необходимо разработать государственную программу развития ветроэнергетики на более длительный срок (10--15 лет) во многовариантном исполнении по типам ВЭУ, площадкам, регионам и на тендерной основе определить организацию-исполнителя.

5. Вряд ли целесообразно в ближайшие годы вкладывать значительные государственные инвестиции в производство ВЭУ для внутреннего рынка и строить крупные ВЭС. В первую очередь необходимо создать условия для внедрения ветроэнергетики (издание законодательных актов, стандартов, методик, определение льгот, создание сертификационных центров, стимулирование частного бизнеса на инвестиции в ветроэнергетику и т.д.), определение кадастра ветра, финансирование строительства пилотных ВЭУ на перспективных площадках ВЭС и т.д., обеспечить защиту иностранного капитала при вложении в ветроэнергетику Украины.