Особенности и проблемы развития ветровой энергетики

Ветрогенератор – устройство для преобразования кинетической энергии ветрового потока в механическую энергию вращения ротора с последующим её преобразованием в электрическую энергию.

Исчерпаемость традиционных топливно-энергетических ресурсов. Запасы нефти, природного газа и угля с большой скоростью сводятся к нулю. Экологические проблемы. Использование традиционных источников энергии приводит к загрязнению атмосферы и изменению климатических параметров. Использование энергии ветра позволяет исключить выброс углекислого газа и других загрязняющих веществ, связанных с ископаемым топливом.

Перспективы развития в отдалённых регионах. Ветроэлектростанции наиболее перспективны в таких районах, ведь люди живут там вдали от ЛЭП, а цены на топливо многократно увеличиваются из-за транспортировки энергетических ресурсов.

Таким образом, развитие ветровой энергетики необходимо для перехода на возобновляемые и экологически чистые источники энергии.

1. Технические задачи ветровой энергетики:

• Увеличение размеров и мощности ветрогенераторов: использование композитных материалов и углепластиков для прочности и лёгкости конструкции.
• Развитие аэродинамических и гидродинамических технологий: улучшение коэффициента полезного действия и устойчивости роторов.
• Интеллектуальные системы управления: непрерывный мониторинг параметров ветра, нагрузки на освещение и состояния электросетей для корректировки работы установки.
• Интеграция с электросетями: технологии синхронизации и согласования работы ветрогенераторов с напряжением и другими источниками энергии, а также системы хранения энергии.
• Разработка новых моделей ветроустановок: исследование вертикальных, аэродинамических и морских ветрогенераторов для повышения эффективности.

2. Эффективность ветровых турбин

Стандартный КПД ветряной турбины составляет от 20% до 45%. Эффективность ветровых турбин определяется тем, сколько энергии ветра турбина может преобразовать в электричество. Стандартная береговая ветряная турбина может снабжать электроэнергией примерно 940 домов. Многое зависит от размера дома, его расположения и средней скорости ветра в районе, где он находится, а также от того, сколько энергии требуется для работы электроприборов. Чтобы обеспечить электроэнергией весь мир, потребуется около 2,5 млн береговых ветряных турбин.

3. Экономические проблемы:

• Высокие инвестиционные затраты. Стоимость создания ветропарка и соответствующей инфраструктуры остаётся высокой, что делает эксплуатацию ветропарков менее выгодной по сравнению с использованием традиционных источников энергии.
• Зависимость от погодных условий. Ветряные турбины работают только при определённой скорости ветра, и если ветер слишком слабый или, наоборот, слишком сильный, то производство электроэнергии может значительно снизиться или полностью прекратиться.
• Нерегулируемый источник энергии. Количество выработанной электроэнергии зависит от силы ветра – природного фактора, отличающегося большим непостоянством. Из-за этого выдача электроэнергии с ветрогенератора в энергосистему отличается большой неравномерностью, что способствует удорожанию полученной ветроэнергии.
• Проблемы с сетевой инфраструктурой. Стоимость распределительного устройства и линии электропередачи для подключения к энергосистеме может оказаться слишком большой.
• Обледенение лопастей. При запуске ветроустановки возможен разлёт осколков льда на значительные расстояния.
• Проблема с ремонтом. Замена крупногабаритной детали, например лопасти или ротора, на высоте более 100 метров является технически сложным и дорогостоящим мероприятием.

4. Экологические и социальные факторы:

• Вторжение в ландшафт. Строительство крупногабаритного объекта ветровой энергетики меняет существующий ландшафт.
• Гибель птиц и летучих мышей. Ветроустановки отпугивают птиц, что нарушает их традиционные места строительства гнёзд и выкармливания птенцов.
• Образование мусора и отходов. В процессе строительства и эксплуатации ветровых электроустановок образуются отходы. Современные способы обращения с ними и нормативные требования минимизируют влияние на окружающую среду.
• Воздействие на почву. Этот фактор проявляется только в период проведения строительных работ, например при подготовке площадки и подъездных путей.
• Шумовое загрязнение. Ветроустановки оказывают шумовое воздействие, которое может негативно влиять на людей, особенно если они расположены близко к населённым пунктам.
• Теневое мерцание. При движении лопастей по кругу и попадании на них солнечного света возникает затенение местности с определённой частотой. Это воздействие пагубно сказывается на людях, страдающих эпилепсией.

Некоторые социальные факторы ветровой энергетики:

• Визуальное воздействие. Строительство ветровых электроустановок меняет вид ландшафта, он становится приближённым к техногенному.
• Поддержка населением. В развитых странах значительная часть населения поддерживает строительство ветропарков, рассматривая их не как техногенный объект, а как символ экологически чистой энергии.

5. Вывод

Преимущества: неисчерпаемые ресурсы, чистота вырабатываемой энергии (нет парникового эффекта и вредных выбросов), малая площадь, занимаемая под электростанцию, дешевизна получаемой энергии, возможность установить электроустановку в любых местах, где дует ветер.

Недостатки: сила ветра и его направление меняются, бывает и так, что ветра нет вообще, из-за чего происходит сбой в подаче электроэнергии. Для компенсации этого недостатка используют системы хранения большой ёмкости или комбинированную систему «ветро-дизель». Также стартовый этап строительства станции требует достаточно больших материальных вложений.

Целесообразность дальнейшего развития и увеличения доли ветроэнергетики в российской энергосистеме. Однако это потребует законодательной помощи и финансовых вложений, помощь в этом должно оказать государство.