Альтернативная энергия

Другой проблемой, связанной  со строительством ВЭУ, возникшей в 1994 г., стала потенциальная возможность  гибели птиц на путях их миграции. Орнитологи указывают, что некоторые пути миграции птиц проходят через площади, занимаемые ВЭУ. В связи с этим возникла необходимость  провести научные исследования для  понимания природы и масштабов  проблемы. Эксперты надеются на успешное ее решение.

Немаловажными проблемами также  являются влияние уровня шума, создаваемого установкой и влияние работы ВЭУ  на системы радиосвязи.

Еще одной из проблем ветроэнергетики  является то, что регионы, благоприятные  для использования энергии ветра, удалены от крупных индустриальных центров, а строительство новых  линий электропередач потребует  значительных затрат времени и средств. Так, по расчетам специалистов линия  электропередачи для передачи мощностью 2000 МВт на 2000 км может стоить 1,5 биллиона дол.[1]

О СТРОИТЕЛЬСТВЕ  ВЭС В УКРАИНЕ

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.

Особо следует отметить, что в странах Европы, Америки, в Японии развитие ветроэнергетики  идет на фоне сильной и стабильной экономики, при избытке традиционной генерирующей мощности, отсутствии энергетического  кризиса. Большинство ВЭУ созданы  частными объединениями, производственная база изготовителей ВЭУ обеспечивает высокие требования стандартов этих стран к качеству изделий, растет единичная мощность ВЭУ и совершенствуются их конструкции. Во всех странах-производителях установок имеются стандарты  на ВЭУ, как правило, на внутренний и  внешний рынок поступают ВЭУ  только с сертификатами качества. Украина пока далека от всего этого.

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”.

Фирмой “Виндэнерго Ltd”  разработан проект программы работ  по проектированию, строительству и  эксплуатации ветроэлектростанций, а  также подготовке серийного производства ветроэнергетического оборудования на предприятиях машиностроительного  и военно-промышленного комплексов Украины. Программа базируется практически  на одновариантном производстве в Украине  ВЭУ модели “USW 56-10U”, не рассматриваются  варианты других моделей, а также  моделей других фирм. Программа не прошла всесторонней экспертизы со стороны  государственных и общественных организаций страны и зарубежья.

В программе за основу обоснований  берутся показатели стоимости, выработки  и другие данные исходя из начальной  части строительства Донузлавской ВЭС, очень краткого периода ее эксплуатации и малого числа ВЭУ на ней, что  не может ложиться в обоснование  многозатратной программы по Украине.

Ориентировка программы  на производство в Украине ВЭУ  суммарной мощностью в 1000 МВт  не обоснована, в том числе ни внутренними, ни зарубежными заявками, ни технико-экономическим расчетом.

В 1995 г. в Украине произошли  значительные изменения в соотношении  цен, а также ухудшилось финансовое состояние, в том числе и в  Минэнерго Украины — основном инвесторе программы. Эти обстоятельства требуют рассмотреть целесообразность продолжения выполнения программы.

В программе не учитываются  некоторые затраты (на реконструкцию  существующих высоковольтных сетей, противоаварийной автоматики, АСУ ВЭС, защит и др.), не полно учитываются затраты  на проектирование, строительство и  эксплуатацию ВЭС, не рассмотрены многие вопросы, сопутствующие строительству  ВЭС в 500 МВт (режимы, устойчивость, противоаварийная автоматика, АСУ ВЭС, предварительные  согласования площадок для ВЭС и  т.д.), не учтен рост стоимости в  последующие годы, не определен прогноз (динамика) стоимости электроэнергии от традиционной энергетики и от ВЭС, стоимости деталей к ВЭУ, поставляемых извне, прогноз стоимости ВЭУ  при переходе на производство установок  модели “USW 33M-VS”. При расчете цены на ВЭУ модели “USW 56-100” и стоимости  электроэнергии от нее отсутствуют  аналогичные расчеты и динамика цен по годам для других типов  ВЭУ.

Программа рассчитана только на 2 года, что явно недопустимо при  таких больших инвестициях в  ветроэнергетику Украины.

В Украине не проведены  серьезные исследования по влиянию крупных ВЭС на окружающую природную среду в зоне их действия. Эти вопросы требуют дополнительных исследований и согласовании с природоохранными организациями, да и соответствующие законы отсутствуют.

ВЭУ модели “USW 56-100” имеют  малую для работы в параллель  с энергосистемой Украины единичную  мощность при формировании комплекса  мощного генерирующего источника (ВЭС), что приводит к снижению эффективности  использования земли под ВЭС, ветроэнергопотенциала, росту удельных затрат в строительство и на эксплуатационные расходы.

В мире в последние годы основной ввод ВЭУ, работающих в параллель  с сетью, идет по линии ввода установок  единичной мощностью 250—500 кВт. Считается  целесообразным переходить к единичным  мощностям ВЭУ мегаваттного класса.

ВЭУ модели “USW 56-100” базируется на устаревшей конструкции, что приводит к меньшей ее эффективности. По ветроэнергетическим  характеристикам установка имеет  относительно низкие скорости — отключения (22 м/сек) и неразрушающую (56 м/сек), относительно высокие скорости — включения (5 м/сек) и номинальную (13 м/сек), что  не позволяет использовать часть  диапазона энергии ветра на площадке, а также ограничивает область  применения ВЭУ. Расположение лопастей за гондолой увеличивает аэродинамические потери и соответственно снижает  выработку электроэнергии. ВЭУ не имеют противогололедной защиты, что ограничивает область их применения или снижает выработку электроэнергии в гололедных районах. Установки  не предназначены для работы в  автономном режиме, что также ограничивает область их применения.

ВЭУ модели “USW 56-100” обладают еще целым рядом недостатков: установки не вырабатывают реактивную мощность, что требует дополнительных капиталовложений на компенсацию реактивной нагрузки; решетчатая конструкция башни  установки приводит к большой  вероятности гибели птиц, а также  к необходимости размещения шкафа  управления на уровне земли, что не исключает возможности хищения  электроники из шкафа; незащищенность аппаратуры АСУ от помех и воздействий; отсутствие автоматики раскручивания  силовых и контрольных кабелей; тяжелый режим механизмов гондолы  из-за знакопеременных нагрузок вследствие применения системы “рыскания” для  ориентировки гондолы на направление  ветра; быстроходность ветроколеса (72 об/мин); усложненная конструктивно-технологическая  схема лопасти для их производства требует большого оснащения, ручного  труда и специальных материалов. Фирменные требования к качеству изготовления узлов и деталей  ВЭУ затруднительно выдержать в  условиях Украины. Для их выполнения требуются большие инвестиции на модернизацию производственных баз  украинских производителей ВЭУ.

Кроме того, установка “USW 56-100” не имеет международного и  украинского сертификатов качества.

В Украине документально  не известен опыт эксплуатации этих ВЭУ  в США и других странах, не известен запас заложенной прочности деталей  установок а также результат  сертификации ВЭУ в США, усталостные  характеристики лопастей и других частей установок. Часть деталей производится вне Украины, в дальнейшем потребуется  СКВ для приобретения этих деталей  для ремонта установок.

Программа АСУ ТП ветроагрегата  не известна для пользователей Украины, в АСУ введен защитный код, что  не позволит владельцу ВЭУ самостоятельно ее ремонтировать или модернизировать. Естественно, что в условиях массового  производства и эксплуатации этих установок  в Украине подобное обстоятельство нецелесообразно.

Не определены условия  поставки запасных частей к ВЭУ по окончании серийного производства их в Украине. По-видимому, потребуется  СКВ.

Стоимость установок этой модели, производимых в Украине, в  долларовом эквиваленте быстро и  неуклонно растет. По всей вероятности, такая тенденция сохранится и  в будущем.

По состоянию на апрель 1996 г. из 32 установок, принятых в эксплуатацию, 22 аварийно вышли из строя с серьезными дефектами: трещины, сползание, отрыв  лопастей, дефекты тяги, сгорели 2 генератора и др. По предварительной оценке неисправности возникали из-за неудовлетворительной подготовки модулей ВЭУ на заводе-изготовителе.

Ранее выполненные ТЭО  и проект на Донузлавскую ВЭС имели  ряд серьезных недоработок и  замечаний.

Рекламная и проектная  выработки электроэнергии ла Донуздавскри ВЭС пока не подтверждаются. Определяется, причина относительно малой выработки  электроэнергии.

Нa основании изложенного  можно сделать вывод, что ВЭУ  модели “USW 556-100” по конструкции  и параметрам не оптимальна для условий  работы в параллель с энергосистемой Украины, а также не оптимальна для  украинских метеоусловий.

В Украине разработана  и производится ВЭУ типа “АВЭ-250С” мощностью 200 кВт. К настоящему времени  партия этих установок проходит отработку  и опытную эксплуатацию (в основном в Крыму). Разрабатывается подобная установка мощностью 500 кВт.

ВЭУ типа “АВЭ-250С” может  работать как в параллель с  энергосистемой, так и автономно. По удельной выработке электроэнергии более предпочтительна.

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  ветроэнер-гетики 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 за- щиту  иностранного капитала при вложении  в ветроэнергетику Украины.

6. Разработка и осуществление  программы развития ветроэнергетики  Украины должны проводиться с  учетом требований “Отраслевых  руководящих документов. Определение  экономической эффективности капитальных  вложений в энергетику. Методика. Общие методические положения”, ГКД 340.000.001.9, так как программа  фирмы “Виндэнерго Ltd” разработана  без учета этих требований.

К ОЦЕНКЕ ПЕРСПЕКТИВ И УСЛОВИЙ РАЗВИТИЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ  В КРЫМУ

Территория Автономной Республики Крым обладает достаточно большим ветровым потенциалом на Украине и рассматривается  как наиболее перспективный район  для строительства установок  по его использованию и выработке  дополнительной электроэнергии.

Анализ ветроэнергетических  ресурсов Крыма показывает, что среднегодовые  значения скорости ветра на территории полуострова колеблются в пределах от 3 до б м/с, причем максимальные вероятности  ч=3,5 м/с (более 60%) отмечаются на Южном  берегу Крыма, Керченском полуострове  и в районе горного массива  Ай-Петри.

Развитие ветроэнергетики  в Крыму обусловлено следующими причинами:

• дефицитностью традиционных природных невозобновляемых топливно-энергетических ресурсов, критическим состоянием собственных генерирующих источников и неустойчивой работой крымской энергосистемы в целом;
• высокими экологическими требованиями к энергопроизводящим и топливо-потребляющим источникам, связанным с развитием в регионе индустрии отдыха и туризма;
• удачным географическим положением Крыма и его уникальными природно-климатическими возможностями;
• наличием свободных земельных площадей, пригодных для размещения объектов ветроэнергетики;
• наличием свободных трансформаторных мощностей с низким коэффициентом использования, особенно в зимний период года (зона Северо-Крымского канала).
• Использование ветровой энергии не территории Крымского региона предусматривается по двум основным направлениям:
• строительство ветроэнергетических установок и их комплексов - ветроэлектрических станций (ВЭС) мощностью 100 кВт и выше и работа в параллельном режиме с общей энергосистемой;
• строительство ветроустановок небольшой мощности от 4 кВт и выше для питания относительно небольших отдельных объектов (ферм, арендных хозяйств, жилых и общественных зданий и пр.) и работа их в автономном режиме.