ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА

Пример готовой курсовой работы по предмету: Экология

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………… 2

ГЛАВА

1. Ветроэнергетика : за и против…. …………………………… 4

ГЛАВА

2. Ветроэлектростанции………………………………………..10

ГЛАВА 3.Воздействие ветроэнергетики на экологию………………… 16

ГЛАВА

4. Перспективы ветроэнергетики в России и в мире…………..21

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………….27

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………29

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Волны политического, экономического и морально-этического интересов, проявляемых человечеством к возобновляемой энергетике в настоящее время достигают невиданных доселе уровней и, если они продержатся ,хотя бы одно десятилетие, можно будет с уверенностью заявить, что в распоряжении нашего общества будет иметься качественно новая энергетика, способная удовлетворить не только постоянно растущие энергетические потребности большинства экономик и населения стран мира, но и искоренить энергетическую бедность, наблюдаемую в настоящее время во многих местах на нашей планете в различных своих проявлениях.

Энергия ветра людьми используется с давних времен. Достаточно привести в пример парусный флот или ветряные мельницы, которых в досоветские времена только в России было четверть миллиона. Желание человечества «запрячь ветер в упряжку» и заставить его вырабатывать электрический ток вполне очевидно и понятно, ведь ветер есть везде, он дует, и зимой, и весной, и летом, и днем, и ночью.

Ветроэнергетика, в широком понимании, является древнейшей спутницей человека.

Запасы ветровой энергии, по сути дела, безграничны. Эта энергия возобновляема, и в отличие от тепловых станций ветроэнергетика не использует богатства недр, а ведь добыча угля, нефти, газа связана с огромными затратами труда.

Нынешняя ветроэнергетика решает важную задачу – нужно эффективно преобразовать энергию ветра в электрическую энергию. Появилось множество проектов и отработанных конструкций ветроустановок, несравнимо более совершенных, чем ветряные мельницы прошлых столетий.

Все это делает ветроэнергетику более конкурентоспособной и перспек-тивной, особенно в тех местностях (например, побережье Северного Ледовитого океана), где ветры дуют регулярно, а тепловая энергетика невыгодна из-за огромной стоимости доставки топлива.

Цель исследования – рассмотреть состоявшееся положение в настоящем и весьма уверенное положение ветроэнергетики в ближайшем будущем. развенчать мифы и заблуждения, которые окружают этот нарождающийся вид энергетики в России. Учитывая, что в условиях успешно развивающейся отрасли в мире и в Европе за последние два года в России наблюдается недопонимание ее значимости и, прежде всего, со стороны властных структур.

Объект исследования – энергия ветра, как альтернативный и возобновляемый источник энергии.

Предмет исследования – ветроэнергетика, роль и значение ветроэнергетики в мире и России сейчас и в ближайшем будущем, достоинства и недостатки этого вида энергии.

Метод исследования — диалектический ( метод анализа, обобщения и систематизации информации) .

Теоретико-методологическую базу исследования составили: авторские издания; учебная литература; научные статьи в периодических журналах; специализированные веб-сайты организаций.

Структура данной работы состоит из введения, четырех разделов, за-ключения и списка использованной литературы.

ГЛАВА

1. Ветроэнергетика : за и против

Начало использования энергии ветра восходит к древнему Вавилону (осушение болот), Египту (помол зерна), Китаю и Маньчжурии (откачка воды с рисовых полей).

В Европе эта технология появилась в XII веке, но современные технологии стали использоваться только в XX веке.

Ветряные двигатели для орошения полей и размола зерна применя-лись в Древнем Египте еще за 3600 лет до нашей эры. За пятьдесят пять веков конструкция ветряных мельниц не претерпела сколь-нибудь значительных изменений. В Англии есть ветряк, постройку которого датируют 1665 годом. Он работает и сейчас.

Голландские ветряки с поворачивающимися против ветра шатрами обладают мощностью до 50 л. с. каждый.

В США были широко распространены многолопастные тихоходные ветряки. Однако аэродинамические формулы замечательного русского ученого Н. Е. Жуковского позволили доказать, что быстроходные ветродвигатели имеют оптимальные параметры конструкции и эффективный режим работы.

Самый быстроходный ветроэлектродвигатепь ЦАГИД-30 был построен в Крыму близ Балаклавы и имел мощность

10. кВт, которую отдавал в общую сеть Симферополя. Во время войны он был разрушен.

Наиболее крупная ветроэлектростанция была построена в 1941 году в штате Вермонт (США).

Она имела мощность 1250 кВт.

Шагом вперед в области создания ВЭС было изобретение французского инженера Арно. В его ветродвигателе крылья полые, с отверстиями на концах. С полостями сочленяется труба, ведущая вниз, на землю. У входа в трубу установлена турбина .

Ветер вращает ветроколесо. Центробежная сила выбрасывает воздух из полых крыльев наружу и создает вакуум. Снизу по трубе устремляется воздух, который, проходя через лопасти турбины, начинает ее вращать. На оси с турбиной находится электрогенератор, дающий ток потребителям.

На скалистом берегу Южной Англии по схеме Арно была построена и работает с 1954 года ветроэлектростанция мощностью

10. кВт.

В Казахстане и в других бывших республиках Советского Союза работают мощные ветроэлектростанции, построенные на базе конструкций, разработанных А.Г. Уфимцевым .

Рис.1 Виды ветряных двигателей

Ветроэнергетика – это отрасль энергетики, специализирующаяся на использовании кинетической энергии ветрового потока. Энергия ветрового потока относится к возобновляемым источникам энергии и является производной от энергии солнца .

Ветер, как неисчерпаемый источник экологически чистой энергии, находит все более широкое применение и приобретает все большую обще-ственную поддержку.

Начало использования энергии ветра восходит к древнему Вавилону (осушение болот), Египту (помол зерна), Китаю и Маньчжурии (откачка воды с рисовых полей).

В Европе эта технология появилась в XII веке, но современные технологии стали использоваться только в XX веке.

Ветряные электростанции могут функционировать в районах со скоростью ветра выше 4,5 м/с. Они могут работать с сетью существующих электростанций либо быть автономными системами. Возникают также так называемые «ветряные фермы» — энергоблоки с некоторым количеством единиц техники, общих для всей системы. Наибольшее количество энергии из ветра в настоящее время производится в Соединенных Штатах, а в Европе — в Дании, Германии, Великобритании, Нидерландах. В Германии находится самая мощная электростанция в мире — 3 МВт. Aeolus II работает на ветряной ферме Вильгельмсхафен и производит ежегодно 7 млн. кВт/ч энергии, обеспечивая около 2 тысяч домашних хозяйств. Всего в мире уже более 20 тысяч ветряных электростанций .

Несмотря на массовое производство, стоимость строительства совре-менной ветряной электростанции велика. Однако, следует отметить, что ничтожна стоимость ее эксплуатации. Экологические и экономические выгоды зависят от правильного расположения. Требует это детального и всестороннего анализа как технических аспектов, так и экологических, а также финансовых.

На рис.2 представлена простейшая схема получения энергии с помощью ветрогенератора.

Рис.2 Схема получения энергии при помощи ветрогенератора.

Ветряная энергетика соответствует всем условиям, необходимым для причисления ее к экологически чистым методам производства энергии. Ее основными преимуществами являются:

1. Отсутствие загрязнения окружающей среды — производство энергии из ветра не приводит к выбросам вредных веществ в атмосферу или образованию отходов.

2. Использование возобновляемого, неисчерпаемого источника энергии, экономия на топливе, на процессе его добычи и транспортировки.

3. Территория в непосредственной близости может быть полностью использована для сельскохозяйственных целей.

4. Стабильные расходы на единицу полученной энергии, а также рост экономической конкурентоспособности по сравнению с традиционными источниками энергии.

5. Минимальные потери при передаче энергии — ветряная электростанция может быть построена как непосредственно у потребителя, так и в местах удаленных, которые в случае с традиционной энергетикой требуют специ-альных подключений к сети.

6. Простое обслуживание, быстрая установка, низкие затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию .

Противники ветряной энергетики находят в ней также и недостатки. Большинство потенциальных преград для использования этого вида энергии чрезмерно пропагандируются как недостатки, которые делают невозможным ее развитие. По сравнению с вредом, причиняемым традиционными источниками энергии, они незначительны:

1. Высокие инвестиционные затраты — они имеют тенденцию к снижению в связи с новыми разработками и технологиями. Также стоимость энергии из ветра постоянно снижается.

2. Изменчивость мощности во времени — производство электроэнергии зависит, к сожалению, от силы ветра, на которую человек не может повлиять.

3. Шум – исследования шума, выполненные с использованием новейшего диагностического оборудования, не подтверждают негативного влияния ветряных турбин. Даже на расстоянии 30-40 м от работающей станции, шум достигает уровня шума фона, то есть уровня среды обитания.

4. Угроза для птиц — в соответствии с последними исследованиями, вероят-ность столкновения лопастей ветряка с птицами не больше, чем в случае столкновения птицы с высоковольтными линиями традиционной энергетики.

5. Возможность искажения приема сигнала телевидения — незначительна.

6. Изменения в ландшафте .

Несмотря на все преимущества, ветряки имели серьезные недостатки. Эффект их работы зависел от погодных условий, поэтому в безветренные дни и дни, когда ветер очень сильный, ветряки не могли работать. Однако, энергия всех видов была, есть и будет нам нужна. Само слово «энергия» происходит от греческого слова energia и означает деятельность, активность. Ее использование может быть разнообразным. Наиболее всего мы нуждаемся в ней в промышленном производстве, отоплении, транспорте, для освещения. Вначале она поставлялась нам из окружающей среды (природные ресурсы), такие как бурый уголь, древесина или нефть. Сегодня трудно представить себе жизнь без электроэнергии. Электричество нам необходимо так же, как вода и воздух.

Рис. 3

ГЛАВА

2. Ветроэлектростанции

Ветроэнергетика (wind power) — отрасль альтернативной энергетики, связанная с разработкой методов и средств преобразования энергии ветра в механическую, тепловую или электрическую энергию.

Ветроэнергетике присущи все преимущества, характерные для альтернативной энергетики в целом — экологическая чистота, возобновляемость, низкие эксплуатационные затраты .

Современная ветроэнергетика является одной из самых динамично развивающихся отраслей энергетики. В период с 2009 г. до 2013 г. суммарная мощность всех ветроэлектрических установок (ВЭУ) в мире увеличилось в, приблизительно, 6 раз и составила порядка

16. ГВт, а по прогнозам World Wind Energy Association (WWEA) к 2020 году может составить 2000 ГВт. Причем, растут как количество ветроэлектрических станций (ВЭС), так и установленная мощность ВЭУ .

Тепловые станции загрязняют окружающую среду, а плотины ГЭС со-здают на реках искусственные моря, нарушая природное равновесие. С другой стороны, ветроэлектростанция такой же мощности, как ГЭС или АЭС, по сравнению с ними, занимает гораздо большую площадь И справедливости ради надо сказать, что ветроэлектростанции не совсем безвредны: они мешают полетам птиц и насекомых, шумят, отражают радиоволны вращающимися лопастями, создавая помехи приему телепередач в близлежащих населенных пунктах.

Обычно рабочий орган ветроэлектростанции называют ветроколесом. Теорию его еще в начале XX века разработал известный русский ученый Н.Е. Жуковский. Для описания явлений, связанных с прохождением воздушного потока через колесо, он применил теорию подъемной силы крыла самолета и определил значение максимально возможного коэффициента использования энергии ветра идеальным колесом. Коэффициент полезного действия оказался равным 59,3 процента.

Ветер — стихия весьма капризная то он дует с одной стороны, через некоторое время — с другой. Чтобы колесо эффективно использовало энергию воздушного потока, его необходимо каждый раз разворачивать против ветра. Для этой цели служат специальные устройства — хвостовая пластина (флюгер) или небольшое ветровое колесо (виндроза).

Рис.4 Ветроэлектростанции

Ветер редко дует с постоянной скоростью. Изменилась его скорость — замедлилось или ускорилось вращение колеса и связанного с ним вала, через который вращение колеса передается электрическому генератору. Чтобы вал вращался с постоянной частотой, применяют разные приспособления.

Для получения энергии ветра используются разные конструкции. Это многолопастные «ромашки» и винты вроде самолетных пропеллеров с тремя, двумя и даже одной лопастью. Вертикальные конструкции хороши тем, что улавливают ветер любого направления; остальным приходится разворачиваться по ветру. Такой вертикальный ротор напоминает разрезанную вдоль и насаженную на ось бочку. Встречаются и оригинальные решения. Например, тележка с парусом ездит по кольцу из рельсов, а ее колеса приводят в действие электрогенератор .

Наиболее распространенным типом ветровых энергоустановок (ВЭУ) является турбина с горизонтальным валом и числом лопастей от 1 до

3. Турбина, мультипликатор и электрогенератор размещаются в гондоле, установленной на верху мачты. В последних моделях ВЭУ используются асинхронные генераторы переменной скорости, а задачу кондиционирования вырабатываемой электроэнергии выполняет электроника.

Ветровые электростанции выгодны, как правило, в регионах, где среднегодовая скорость ветра составляет 6 метров в секунду и выше и которые бедны другими источниками энергии, а также в зонах, куда доставка топлива очень дорога. В России это, в первую очередь, Сахалин, Камчатка, Арктика, Крайний Север и т.д.

Рис.5 Ветродизельный комплекс на Командорских островах

Камчатка- регион России, где активно развивается ветроэнергетика. На фото: ветродизельный комплекс на Командорских островах, открытый в 2013 году.

При среднегодовой скорости ветра около 7 метров в секунду и среднем числе часов работы на полной мощности 2500 часов в год такая установка вырабатывает электроэнергию стоимостью 7-8 центов/кВт/ч. Сегодня наиболее распространены ВЭУ единичной мощностью 100-500 кВт, хотя построены и эксплуатируются агрегаты единичной мощностью в несколько мегаватт .

Малые ВЭУ (мощностью менее

10. кВт) обычно предназначаются для автономной работы. Системы, которым они выдают энергию, привередливы, требуют подачи энергии более высокого качества и не допускают перерывов в питании, например, в периоды безветрия. Поэтому им необходим «дублер», то есть резервные источники энергии, например, дизельные двигатели той же, как у ветроустановок, или меньшей мощности.

Что касается более мощных ветроустановок (свыше

10. кВт), то они применяются как электростанции и включаются обычно в энергосистемы. Обычно на одной площадке устанавливается достаточно большое количество ВЭУ, образующих так называемую ветровую ферму. На одном краю «фермы» может дуть ветер, на другом в это время тихо. Ветряки нельзя ставить слишком тесно, чтобы они не загораживали друг друга. Поэтому «ферма» занимает много места. Такие «фермы» есть в США, во Франции, в Англии, а в Дании «ветряную ферму» разместили на прибрежном мелководье Северного моря — там она никому не мешает и ветер устойчивее, чем на суше. В Калифорнии (США) на одной из них размещено около тысячи ветроустановок, так что суммарная установленная мощность фермы превышает

10. МВт.

Обычно для снижения зависимости от капризов ветра в систему вклю-чают маховики, частично сглаживающие порывы ветра, и разного рода аккумуляторы, в основном электрические. Но вместе с тем используют и воздушные. В этом случае ветряк нагнетает воздух в баллоны. Выходя оттуда, его ровная струя вращает турбину с электрогенератором. Еще один вариант — гидравлические аккумуляторы. Здесь силой ветра вода поднимается на определенную высоту, затем, падая вниз, она вращает турбину. Ставят даже электролизные аккумуляторы. Ветряк дает электрический ток, разлагающий воду на водород и кислород. Их запасают в баллонах. Потом по мере необходимости водород и кислород сжигают в топливном элементе либо в газовой турбине, вновь получая ток, но уже без резких колебаний напряжения, связанных с капризами ветра .

В Испании довольно долго работала удивительная ветроустановка, сама создававшая для себя ветер! Обширный круг земли в основании выстроенной высокой трубы покрыли полиэтиленовой пленкой на каркасных опорах. Жаркое испанское солнце нагревало и землю, и воздух под пленкой. В результате в трубе возникала ровная постоянная тяга, а встроенная в трубу крыльчатка вращала генератор. Тяга не прекращалась даже в пасмурные дни и ночью, земля долго хранит тепло. Однако эксплуатация такой установки оказалась довольно дорогой. Постепенно металлическая труба проржавела, а пленка разрушилась. После очередного урагана ремонтировать систему не стали .

ВЭУ занимались и занимаются и в России. В начале 1990-х годов была создана ветроустановка небольшой мощности «Конвет-1Э» двух модификаций — с асинхронным генератором (2 кВт, 230 В) и индукторным генератором постоянного тока (12 или 24 В).

Ветроколесо с двумя лопастями вращает генератор. Благодаря применению инвертора или выпрямителя можно обеспечивать энергией телевизор, холодильник, радиоприемник, заряжать аккумуляторную батарею. В зонах со среднегодовыми скоростями ветра 5-6 метров в секунду стоимость 1 кВт/ч от такой ВЭУ в 1,4- 1,7 раза ниже, чем от равноценного по мощности бензинового агрегата. Масса установки —

46. килограммов.

Как известно, беда многих ветряков — мощные воздушные потоки, под действием которых они нередко ломаются. В «Конвет-1Э» применили раз-личные автоматические устройства, чтобы не дать колесу чрезмерно раскрутиться при сильном ветре. Конструкторам удалось добиться аэродинамического КПД в 46-48 процентов. Это достигнуто за счет применения высококачественных неметаллических лопастей с более совершенным, крученным по длине профилем .

Быстроходные ветроустановки иностранных фирм работают главным образом, начиная со скоростей ветра 5-6 метров в секунду. Особая конструкция лопастей и специальные приспособления позволяют «Конвету-1Э» эффективно начинать работать уже при силе ветра 4 метра в секунду.

Суммарная мощность ветроустановок в мире быстро возрастает. По использованию ВЭУ в мире лидируют США, в Европе — Германия, Англия, Дания и Нидерланды.

Германия получает от ветра десятую часть своей электроэнергии, а всей Западной Европе ветер дает 2500 МВт электроэнергии. По мере того как ветряные электростанции окупаются, а их конструкции совершенствуются, цена «воздушного» электричества падает. Так, в 1993 году во Франции себестоимость 1 кВт/ч электроэнергии, полученной на ветростанции, равнялась 40 сантимам, а к 2000 году она снизилась в 1,5 раза.

ГЛАВА 3.Воздействие ветроэнергетики на экологию

Во многих странах мира, особенно в тех, где существует нехватка электроэнергии, люди с радостью приветствуют строительство ветряков.

Рис. 6

Однако там, где существует альтернативный выбор, использование того или другого источника энергии связано с его воздействием на экологию. Необходимо отметить, что воздействие на экологию того или иного источника энергии может быть оценено как положительно, что естественно дает преимущество для данного источника энергии, так и отрицательно. В этом разделе мы приведем основные «экологические» аргументы, чаще всего встречающиеся у оппонентов ветроэнергетики.

Акустика. Шум, в основном, производят вращающиеся лопасти и работающие механические части ветряка, в первую очередь коробки передач. Из-за того, что шум, по существу, является признаком неэффективности, а также из-за многих жалоб, производители ветротурбин уделили этому вопросу первостепенное значение. В результате — за последние пять лет им удалось значительно понизить уровень шума, производимый работающими ветряками. Критическим считается уровень шума в

4. децибел, но если рассматривать шум как помеху для сна, то, естественно, этот уровень должен быть ниже. Допустимый уровень обычно достигается на расстоянии около 250 м от мощного промышленного ветрогенератора. Тем не менее, вопрос отношения к шуму является и чисто психологическим; владелец машины, возможно, воспринимает шум, производимый работающим агрегатом как признак процветания, в то время как его соседи могут быть раздражены вторжением в «их пространство» .

Использование земли. На ветровых электростанциях ветряки должны быть отделены друг от друга, по меньшей мере, расстоянием, равным высоте пяти — десяти башен. Это расстояние позволяет потоку ветра восстанавливаться, а турбулентность, созданная работой ротора одного ветряка, не влияет на работу соседнего ветряка, находящейся в подветренной стороне. Соответственно, получается, что только

1. земли, занятой под ветровую электростанцию, реально используется под установку башен и под подъездные пути. Чем выше и мощнее ветряки, тем большее расстояние необходимо между ними. Мегаваттные машины должны быть разделены расстоянием в полтора километра. Территория между мощными ветряками не может использоваться ни под строительство зданий, ни под лесоводство.

Зрительный эффект. На равнинной местности ветряки всегда видны с дальнего расстояния. Необходимость в большом расстоянии между ветряками означает, что ветряки потенциально могут быть видны с расстояния в десятки километров. Однако на таких расстояниях для большинства людей вид на ветровую электростанцию будет «закрыт» разными строениями, деревьями, холмами. Чаще всего на ветряки обращают внимание туристы, проходящие или проезжающие мимо люди и летчики. Для последних существует опасность столкновений с ветряком во время низкого полета. Визуальное воздействие оффшорных ветровых электростанций в полной мере пока еще не определено .

Столкновение с птицами. Птицы часто сталкиваются с высоковольтными линиями передач, мачтами, антеннами, окнами зданий. Они также погибают из-за столкновения с проезжающими автомобилями. Ветряки редко вредят птицам. Наблюдения, проведенные в Тъяереборге (западная часть Дании), где установлен ветряк мощностью 2 МВт, имеющий ротор диаметром 60 м, показал, что птицы изменяли маршрут своего полета (вне зависимости от времени суток) на расстоянии 100-200 м до установленного ветряка, пролетая над ним на безопасном расстоянии. В Дании есть несколько видов птиц (в частности, соколы), которые полюбили гнездиться на башнях ветроэлектроустановок. Единственная территория, печально известная из-за проблем с птицами, находится в районе каньонов в штате Калифорния (Альтамонт Пасс).

«Стена ветра», образованная турбинами, установленными на башнях решетчатого типа, буквально перекрыла выход из каньона. И как результат — было зафиксировано несколько случаев гибели птиц из-за столкновения с ветряками. В отчете Министерства экологии Дании отмечается, что линии электропередач, в т. ч. и от ветряков, представляют собой большую опасность для жизни птиц, чем непосредственно сами ветряки. Некоторые виды птиц «привыкают» к ветрякам быстро, другим требуется более длительный срок. Поэтому решение вопроса строительства ветровой электростанции поблизости от мест обитания птиц зависит и от видов птиц, распространенных в данной местности. При разработке места под строительство ветровой электростанции обычно также учитываются и маршруты миграции птиц. Оффшорные ветровые электростанции практически не влияют на среду обитания водоплавающих птиц. Подобное заключение было сделано в ре-зультате трехлетнего исследования, проведенного на Датской оффшорной ветроэлектростанции Туна Кноб.

Было проведено несколько независимых исследований, связанных с гибелью птиц от вращающихся лопастей ветряка. К сожалению, подобное случается, но значительно реже, чем гибель птиц из-за столкновений с автомобилями, окнами зданий или высоковольтными линиями электропередач. Аргументом в защиту ветровых электростанций, также проверенным экспертами, является тот факт, что земля вокруг ветряка предоставляет прекрасные условия для размножения птиц.

Электромагнитные помехи. Проводники электрического тока могут создавать помехи в работе телевизионных, радио и радарных установок. Металлические части вращающихся лопастей могут оказывать волновое воздействие на сигналы. Установить ретрансляторы для телевизионных и радио- сигналов несложно, однако это не очень дешево .

Рис.

7. Факторы взаимодействия природной среды и ВЭУ

Рис.8 Природно – техническая система с ВЭУ.

ГЛАВА

4. Перспективы ветроэнергетики в России и в мире

Можно предположить, что раз ветер дует бесплатно, то и электроэнергия от этого источника должна быть недорогой. Но это предположение не имеет ничего общего с действительностью. В реальности строительство ветроагрегатов требует больших затрат, которые в конечном итоге вкладываются в стоимость производимой ими энергии. Специалисты подсчитали, что капиталовложения для АЭС в 6 раз меньше затрат для ветроустановки. Так как ветер дует неравномерно, для того чтобы выровнять отдачу тока, нужно применять аккумуляторы, а это – дополнительные дорогостоящие издержки. Есть еще одна немаловажная проблема в этой сфере. Дело в том, что размещать ветроагрегаты близко друг к другу нельзя, потому что они будут созда-вать взаимные помехи и «отбирать» ветер один у другого. Утроенная высота ветряка – это минимальное расстояние, которое должно быть между ними. Если мощность ВЭС, допустим, 4 млн.кВт., представьте, какая площадь нужна для ее размещения. Кроме этого, работой ветряков нарушается естественный образ жизни птиц и зверей, также большое скопление ветроагрегатов может исказить движение воздушных потоков, последствия чего непредсказуемы .

Но, несмотря на эти очевидные минусы, ученые считают, что за возоб-новляемыми источниками энергии будущее. По исследованиям Междуна-родного энергетического агентства энергопотребление на Земле удваивается каждые

1. лет. При таком росте угля человечеству хватит на

25. лет, нефти – на 40, а природного газа – на

65. Быстрее всего мы лишимся нефтяных запасов, потому что на земном шаре ежегодно нефти потребляется столько, сколько образуется в природных условиях за 2 миллиона лет . Что касается России, то тут удачнее дела обстоят с газом, так как она владеет

40. мировых разведанных запасов. Но, нужно помнить, что газ из легкодоступных месторождений иссякает, приходится разрабатывать более сложные удаленные районы, что увеличивает себестоимость сырья.

В связи с надвигающимся дефицитом традиционных топливных ресурсов во многих странах ветроэнергетика стала сегодня одним из важнейших направлений в энергетике и бизнесе. За последние

1. лет мощность мировой ветровой генерации выросла почти в 10 раз. Мировой оборот в этой области оценивается в

1. млрд .долл. Ветроэнергетический бум, наблюдается в таких странах, как США (5216 МВт новых мощностей), Испания (3515 МВт) и Китай (3313 МВт).

Германия в этой сфере удерживает позицию «страны-лидера». Немцы знают, как использовать энергию ветра. По всей стране насчитывается более 20 тысяч ветряных генераторов. Их производство здесь поставлено на конвейер.

7. процентов немецких ветряков идут на экспорт .

Как же на этом фоне обстоят дела у России? Многие из иностранных журналистов считают, что наша страна — это спящий великан возобновляемой энергетики. Но на сегодняшний день Россия занимает лишь

6. место по объему общей электрической мощности ветропарков в мире. Один только Китай ежегодно строит ветряков больше, чем за всю историю смогла построить Россия. Проще говоря, соревнование с нефтью и атомом, возобновляемые источники энергии у нас проигрывают. Причина этому, как уже отмечалось выше, большие денежные затраты в строительстве объектов для альтернативной энергетики. Например, себестоимость 1 кВт/ч «ветряного электричества» с учетом расходов на покупку, установку и эксплуатацию соответствующего оборудования в России составляет от 6 до 18 рублей. Для сравнения, госэнергетика продает 1 кВт/ч за 2 — 4 рубля. Основа энергетики России — ископаемые источники энергии: нефть и газ. Поэтому, имея эту модель, страна будет не спеша подходить к реализации программы по ВИЭ.

Эксперты уже давно определили, что Россия обладает самым большим мировым ветропотенциалом. Ресурсы в этой отрасли определены в 10,7 ГВт, а технический потенциал ветровых электростанций оценивается в 2 469,4 млрд. кВт/час в год. Энергетические ветровые зоны в России расположены в основном на побережье и островах Северного Ледовитого океана от Кольского полуострова до Камчатки, в районах Нижней и Средней Волги и Дона, на побережье Каспийского, Охотского, Баренцева, Балтийского, Черного и Азовского морей, в Карелии, на Алтае, в Туве, на Байкале. На 70% территории нашей страны единственными источниками энергии являются дизельные или бензиновые электростанции. Например, на Крайнем Севере, где проживает более

1. млн. человек, ежегодный расход топлива – 6-8 млн. тонн. Себестоимость вырабатываемой электроэнергии составляет 10 — 12 руб. за кВт/час. Ученые подсчитали, что при использовании здесь ветродизельных установок расход топлива можно сократить в два-три раза, что, соответ-ственно, и снизит стоимость электроэнергии. Ветровые установки будут также выгодны и для регионов, где люди проживают в удаленных деревнях и хуторах, где транспортировка сильно увеличивает цены на топливо. Некоторые удаленные регионы Восточной Сибири тратят на него больше половины бюджета.

Сегодня Россия получает 16,8 МВт мощности от ветропарков. Круп-нейшая ветроэлектростанция находится в районе поселка Куликово Зеленоградского района Калининградской области, другие большие электростанции есть на Чукотке, в Башкортостане, Калмыкии и Коми. На юге, северо-западе и востоке страны есть площадки, готовые для строительства ветропарков, мощностью около 2500 МВт. А также есть площадки, которые только ждут проектных работ по вводу мощностей более 3000 тыс. МВт. Но, тем не менее, на долю ветровой энергетики в России сейчас приходится 0,5-0,8% в общем энергобалансе. Как сказал технический директор компании «ЭнергопромСервис» Алексей Окшин: «В России возможности для развития ветроэнергетики колоссальные: территория и огромное количество распределенных объектов, до которых вести ЛЭП недешево. И здесь необходим самый высокий уровень господдержки, на уровне Министерства энергетики» .

Понимая актуальность проблемы и необходимость развития отрасли, правительство РФ на заседании

2. мая 2013 одобрило нормативные акты, стимулирующие использование возобновляемых источников энергии и локализующих на территории страны производство оборудования для такой генерации. Был одобрен проект дополнений, касающийся целевых показателей установленной мощности по годам и видам ВИЭ с целью заключения долгосрочных договоров о предоставлении мощности и определения предельных капитальных затрат для проведения конкурсного отбора инвестиционных проектов. Также правительством был одобрен проект постановления, определяющий ценовые параметры торговли мощностью объектов генерации на основе ВИЭ, и проект изменений, касающийся установления требований по локализации для объектов такой генерации. В целом, все аналитики сошлись на том, что это благотворно скажется на развитии отрасли, привлечет новые инвестиции и увеличит мощность энергетического парка ВИЭ (до 2020г. предусматривается ввод 6,2 ГВт генерации на основе ВИЭ, что позволит увеличить долю такой генерации в текущем энергобалансе до 2,5%, из них доля ветровых электростанций составит порядка 1%) .

По признанию российских и западных экспертов у России есть все шансы выйти на лидерские позиции на рынке ветроэнергетики. Но пока эта сфера в нашей стране будет, скорее всего, развиваться несколько по иной модели, нежели в Европе, в силу большой территории, специфики расселения людей и расположения различных отраслей промышленности. Возможно, делать ставку на ветровую генерацию при развитии большой энергетики нужно в отдаленном будущем, но на сегодняшний день это совершенно нереально.

Несмотря на низкую динамику развития ветроэнергетики в России в последнее десятилетие, в настоящее время в стране активно прорабатываются проектные предложения по созданию ветропарков большой мощности.

В настоящее время ОАО «РусГидро» и госкорпорация «Ростехнологии» разрабатывают совместный проект строительства в России парка ветрогенераторов мощностью 1000 МВт. Ветропарк планируется соорудить на Нижней Волге. Объем инвестиций по предварительным оценкам составит 2,5 млрд. долл. США. По оценкам экспертов, высказанных в рамках конференции «Итоги проекта ЕС по возобновляемым источникам энергии в России», суммарная установленная мощность ВЭУ в России может составить к 2020 г. 7 ГВт.

По оценкам президента РАВИ Игоря Брызгунова на март 2010 года в РФ определено число разведанных площадок для установки ВЭУ суммарной установленной мощностью 4134 МВт, а готовящихся к проектированию ВЭУ — 1

79. МВт. По его прогнозам, в 2015 году оборот российского ветроэнергетического рынка может составить

31. млрд. руб.

Табл.1 Перспективные проекты по строительству ВЭУ в России

Основными факторами, способствующими росту российского рынка ветроэнергетики будут являться:

• дальнейшая коммерциализация технологии и повышение ее конкуренто-способности по сравнению с традиционными технологиями генерации электроэнергии;
• рост привлекательности инвестирования в ветроэнергетику;
• необходимость обеспечения энергоснабжения удаленных регионов России;
• создание эффективного комплекса мер по государственной поддержке инвестиций в возобновляемые источники энергии.

Рис.

9. Установленная мощность ВЭУ в России с 2010 до 2015 года

Предполагается, что в 2015 г. суммарная установленная мощность ВЭУ в России может достичь 1100 МВт.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подведем итог вышесказанному.

Ветроэнергетика (wind power) — отрасль альтернативной энергетики, связанная с разработкой методов и средств преобразования энергии ветра в механическую, тепловую или электрическую энергию. Ветроэнергетике присущи все преимущества, характерные для альтернативной энергетики в целом — экологическая чистота, возобновляемость, низкие эксплуатационные затраты.

К недостаткам ветроэнергетики относят:

• шум (минимальное допустимое расстояние от ветроустановки до жилых домов — 300 м);
• визуальное воздействие ветрогенераторов (является скорее субъективным и легко разрешаемым фактором, сейчас для улучшения эстетического вида ветряков во многих крупных фирмах работают профессиональные дизайнеры);
• занятие больших земельных участков (также является спорным недостатком, фундамент ветроустановки обычно полностью находится под землей, позволяя расширить сельскохозяйственное использование земли практически до самого основания башни).

Для преобразования энергии ветра в другие виды энергии — механиче-скую, тепловую, электрическую и др., используют ветроэнергетические установки (wind power plant).

В настоящее время применяются две основные конструкции ветроэнергетических установок (ВЭУ): горизонтально осевые и вертикально осевые ветродвигатели .Оба типа ветроэнергетических установок имеют примерно равный КПД, однако наибольшее распространение получили ветроагрегаты первого типа. Мощность ветроэнергетической установки может быть от сотен ватт до нескольких мегаватт.

Ветроэлектростанция (wind electrical power station) — электростанция, состоящая из двух и более ветроэлектрических установок, предназначенная для преобразования энергии ветра в электрическую энергию и передачу ее потребителю.

Ветроагрегат (wind unit) — система, состоящая из ветродвигателя, системы передачи мощности и приводимой ими в движение машины — электромашинного генератора, насоса, компрессора и т.п.

Гибридные ветроэнергетические установки (combine wind systems) — системы, состоящие из ветроэнергетической установки и какого либо другого источника энергии (дизельного, бензинового, газотурбинного двигателей, фотоэлектрических, солнечных коллекторов, установок емкостного, водородного аккумулирования сжатого воздуха и т.п.), используемых в качестве резервного или дополнительного источника электроснабжения потребителей.

Ветропарк — это комплекс ветроэнергетических установок, часто уста-новленных рядами, которые перпендикулярны господствующему направлению ветра. При разработке такого проекта нужно учитывать наличие дорог для доступа к ветроагрегатам, подстанции и мониторинговой и контрольной системам.

Альтернативная энергетика в общем и ветроэнергетика, в частности, демонстрируют бурное развитие во всем мире. Это связано с ростом цен на нефть, текущими проблемами энергетической безопасности и озабоченностью все большего числа людей проблемой изменения климата.

В среднем в мире 1,5% потребляемой электроэнергии вырабатывается с использованием ветроэнергетических установок. В странах, где правительство оказывает поддержку ветропаркам, доля ветроэнергетики выше, например, в Дании при помощи ветра получают свыше 20% электроэнергии, в Испании — 10%, Германии — 8%. Более половины всех мировых ветроэнергетических мощностей в настоящее время сосредоточено в Европе. Лидерами по темпам наращивания ветроэнергетических мощностей являются Северная Америка, Европа и Азия. Таким образом, доля ветровой энергетики в системе энергоснабжения может быть значительно увеличена за счет реализации масштабных мероприятий в области энергосбережения.

Выдержка из текста

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Волны политического, экономического и морально-этического интересов, проявляемых человечеством к возобновляемой энергетике в настоящее время достигают невиданных доселе уровней и, если они продержатся ,хотя бы одно десятилетие, можно будет с уверенностью заявить, что в распоряжении нашего общества будет иметься качественно новая энергетика, способная удовлетворить не только постоянно растущие энергетические потребности большинства экономик и населения стран мира, но и искоренить энергетическую бедность, наблюдаемую в настоящее время во многих местах на нашей планете в различных своих проявлениях.

Энергия ветра людьми используется с давних времен. Достаточно привести в пример парусный флот или ветряные мельницы, которых в досоветские времена только в России было четверть миллиона. Желание человечества «запрячь ветер в упряжку» и заставить его вырабатывать электрический ток вполне очевидно и понятно, ведь ветер есть везде, он дует, и зимой, и весной, и летом, и днем, и ночью.

Ветроэнергетика, в широком понимании, является древнейшей спутницей человека.

Запасы ветровой энергии, по сути дела, безграничны. Эта энергия возобновляема, и в отличие от тепловых станций ветроэнергетика не использует богатства недр, а ведь добыча угля, нефти, газа связана с огромными затратами труда.

Нынешняя ветроэнергетика решает важную задачу – нужно эффективно преобразовать энергию ветра в электрическую энергию. Появилось множество проектов и отработанных конструкций ветроустановок, несравнимо более совершенных, чем ветряные мельницы прошлых столетий.

Все это делает ветроэнергетику более конкурентоспособной и перспек-тивной, особенно в тех местностях (например, побережье Северного Ледовитого океана), где ветры дуют регулярно, а тепловая энергетика невыгодна из-за огромной стоимости доставки топлива.

Цель исследования – рассмотреть состоявшееся положение в настоящем и весьма уверенное положение ветроэнергетики в ближайшем будущем. развенчать мифы и заблуждения, которые окружают этот нарождающийся вид энергетики в России. Учитывая, что в условиях успешно развивающейся отрасли в мире и в Европе за последние два года в России наблюдается недопонимание ее значимости и, прежде всего, со стороны властных структур.

Объект исследования – энергия ветра, как альтернативный и возобновляемый источник энергии.

Предмет исследования – ветроэнергетика, роль и значение ветроэнергетики в мире и России сейчас и в ближайшем будущем, достоинства и недостатки этого вида энергии.

Метод исследования — диалектический ( метод анализа, обобщения и систематизации информации) .

Теоретико-методологическую базу исследования составили: авторские издания; учебная литература; научные статьи в периодических журналах; специализированные веб-сайты организаций.

Структура данной работы состоит из введения, четырех разделов, за-ключения и списка использованной литературы.

Список использованной литературы

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Карпенков С. Х. , Концепции современного естествознания: Учебник для вузов; Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений/

Изд-во «Академический Проект»; 2000.

2. Кривцов, В. С. Неисчерпаемая энергия : учеб. для студ. вузов / Нац. аэрокосм. ун-т «Харьк. авиац. инс-т», Севастоп. нац. техн. ун-т. — Харьков : Изд-во Харьк. авиац. инс-та, 2003 .

3. Кундас С.П., Позняк С.С., Шенец Л.В. Возобновляемые источники энергии; Минск, МГЭУ им. А.Д. Сахарова; 2009,С.315.

4. Лабейш В. Г. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии; учебное пособие ;СПб, 2003.

5. В.И. Ляшков, В.И. ; Кузьмин С.Н.Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии; Учебное пособие для студентов теплоэнергетических специальностей вузов; Тамбов ; Издательство ТГТУ; 2003.

6. Магомедов А. М. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии , Издательско-полиграфическое объединение "Юпитер", г. Махачкала, 1996,С.245.

7. Обозов А.Дж., Ботпаев Р.М. Возобновляемые источники энергии; Бишкек: КГТУ,2010,С.224.

8. Основы энергосбережения: учебник / Н.И. Данилов, Я.М. Щело- ков; под ред. Н.И. Данилова. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2010. 564 с.

9. Ветроэлектростанции, Лучшие достижения науки и техники, [Электронный ресурс], Режим доступа: http://www.tiptoptech.net/vetroelektro.html .

10. Ветроэнергетика. Совместная пресс-конференция Российская Федерация — 1 декабря 2006г.[Электронный ресурс ],Режим доступа: http://www.altisten.ru/mL_info_vetroenergetika.php.

11. Воздействие ветроэнергетики на экологию,[Электронный ре-сурс],Режим доступа:http://www.tycoon.by/page/vozdeistvie-vetroenergetiki-na-ekologiyu .

12. Есть ли будущее у ветроэнергетики в России, .[Электронный ресурс ],Режим доступа: http://www.novostienergetiki.ru/est-li-budushhee-u-vetroenergetiki-v-rossii/.

13. Мусский С.А.,[Электронный ресурс], Режим досту-па:http://www.libok.net/writer/3102/kniga/9489/musskiy_sergey_anatolevich/100_velikih_-_100_velikih_chudes_tehniki/read/4

14. Огарков Р. Всякий ли ветер… ветер? [Электронный ресурс], Режим доступа: http://www.solarhome.ru/ru/biblio/wind/simply_generator.htm

15. Плюсы и минусы ветроэнергетики,[Электронный ресурс], Режим доступа:http://alternativenergy.ru/vetroenergetika/581-plyusy-minusy-vetroenergetiki.html

16. Рынок ветроэнергетики, [Электронный ресурс ],Режим доступа: http://www.elec.ru/analytics/rynok-vetroenergetiki/.

17. Что нужно знать о ветрознергетике. Экоблог.[Электронный ре-сурс ],Режим доступа:http://www.ekopower.ru/?p=329/ .

18. Энергосбережение, энергоэффективность,экология, [Электрон-ный ресурс ],Режим доступа:http://www.alternativenergy.ru/vetroenergetika/581-plyusy-minusy-vetroenergetiki.html .