База знаний в области технологий и систем использования низкотемпературных и возобновляемых источников энергии (стр. 11 из 20)
На рис. 2.2.3 показаны два сценария использования возобновляемых источников энергии в странах Европы.
Благоприятные условия для развития энергетики позволят к 2020 г. увеличить потребление электрической энергии на 30%
в том числе за счет возобновляемых источников энергии на 15%. В таблице 2.2.3. [184] приведены соотношения для выработки электроэнергии различными возобновляемыми источниками энергии в странах Европы по оптимистическим и пессимистическим прогнозам до 2020 года. Прогноз сотавлен на основании анализа темпов прироста установленной мощности различных видов возобновляемых источников энергии в странах Европейского Союза. Доля ветровой энергии будет составлять по пессимистической оценке 15%, по оптимистической оценке 16%.
Табл. 2.2.3
| Возобновляемые источники энергии | В 2020 г. “Минимум” | В 2020 г. “Максимум” при благоприятной политике поддержки | |||
| Mtoe | % | Mtoe | % | ||
| “Modern” биомасса | 243 | 45 | 561 | 42 | |
| Солнечная | 109 | 21 | 355 | 26 | |
| Ветровая | 85 | 15 | 215 | 16 | |
| Геотермальная | 40 | 7 | 91 | 7 | |
| Мини ГЭС | 48 | 9 | 69 | 5 | |
| Приливов и волн | 14 | 3 | 54 | 4 | |
| Суммарная | 539 | 100 | 1345 | 100 | |
| В 1990 г. новые возобновляемые источники энергии составили 164 Mtoe (1,9 % ) от общей потребляемой энергии | |||||
В 1994 г. во всем мире установленная мощность ветростанций составляла 3200 MW , 1400 MW приходилось на Европу. В таблице 2.2.4 приведены данные о суммарной установленной мощности ветростанций по странам[190].
Табл. 2.2.4
| Страна, регион | Установленная мощность ( MW) |
| США Дания Германия Великобритания Нидерланды Испания Греция Швеция Италия Бельгия Португалия Ирландия Франция Остальные регионы Европы Индия Китай Остальные регионы Мира | 1700 520 320 145 132 55 35 12 10 7 2 7 1 35 100 25 75 |
| Всего | около 3200 |
Ежегодно в Европе установленная мощность ветроагрегатов составляет 200 MW При благоприятных условиях прирост установленной мощности может cоставить 800 MW. Наиболее эффективными по наращиванию установленной мощности ветростанций являются программы стран Европы , Китая, Индии , США, Канады.
Ежегодный оборот за счет продаж ветропреобразователей в странах Европы составляет 400 MECU. Более 10 крупнейших банков Европы инвестируют ветроэнергетическую индустрию. Более 20 крупных Европейских частных инвесторов финансируют ветроэнергетику. Стоимость ветровой энергии зависит в основном от следующих 6 параметров:
- инвестиций в производство ветроагрегата ( выражается как отношение $/кв. м - цена одного кв. метра ометаемой площади ротора ветротурбины);
- коэффициета полезного действия системы;
- средней скорости ветра ;
- доступности;
- технического ресурса.
Табл. 2.2.5
| Параметры | Ситуация 1 | Ситуация 2 | Ситуация 3 |
| среднегодовая скорость ветра на высоте 10м | 5.0-5.8 м/сек | 5.5-6.4 м/сек | 6.0-7.0 м/сек |
| Количествоэлектро энергии вырабатываемой ветроагрегатом | 650 кВт ч/  | 825 кВт ч/  | 1140 кВт ч /  |
| стоимость электроэнергии | 0.046 ЕСU/кВтч | 0.036 ECU/кВтч | 0,026 ECU/кВтч |
За последние три десятилетия технология использования энергетических ресурсов ветра была сосредоточена на создании сетевых ветроагрегатов WECS. В этом направлении достигнуты значительные успехи. Многие тысячи современных установок WECS оказались полностью конкурентоспособными по отношению к обычным источникам энергии. Существующие электрические сети осуществляют транспортировку электроэнергии вырабатываемые ветро-парками в различные регионы.
В последние годы интенсивно стали развиваться технологии использования энергии ветра в изолированных сетях. В изолированных сетях электропередач неизбежные затраты на единицу произведенной энергии во много раз выше , чем в централизованных сетях электропередач. Установки, производящие электроэнергию, обычно основаны на небольших двигателях внутреннего сгорания , использующих дорогостоящее топливо , когда расходы на транспортировку только топлива часто поднимают стоимость единицы произведенной энергии в десятки раз от стоимости энергии в лучших централизованных сетях электропередач. В небольших сетях электропередач установки, подающие электроэнергию, являются гораздо более гибкими: современный комплект генераторов на дизельном топливе можно запустить , синхронизировать и подключить к изолированной сети менее чем за две секунды. Преобразование энергии ветра является альтернативным возобновляемым источником энергии , чтобы заменить дорогостоящее топливо. Новые исследования технической осуществимости проектов использования ветроустановок совместно с дизельгенераторами в изолированных сетях показыают ,что мировой потенциал для независимых систем WECS даже выше, чему систем WECS, подключенных в обычные сети электропередач. В таблице 2.2.6 [191] приведены параметры действующих ветро-дизельных систем. Указанные системы были построены в 1985-1990 г.г. Их эксплуатация выявила необходимость совершенствования систем, создания автоматизированного управления.
Табл. 2.2.6
| Страна | Место расположения | Мощность ветроагрегата ,кВт | Мощность дизельгенера- тора,кВт | Мощность нагрузки, кВт |
| Австралия | Остров Роттнест | 20,50,55 | 1100 | 90-460 |
| Бразилия | Фернанд де Норонха | 2х5 | 50 | 200 макс. |
| Канада | Остров Келверт | 2х3 | 12 | 0,5-3,5 |
| --#-- | Кембридж Бэй | 4х25 | 4: 380-760 | 2375 макс |
| --#-- | Форт Северн | 60 | 85,125,195 | 50-150 |
| Дания | Ризо | 55 | 125 | 30-90 |
| Франция | место де Лас Турс | 10х12 | 152 | 100 макс |
| Германия | Хелоголенд | 12002 | 2-1200 | 1000-3000 |
| --#-- | Шнитлинген | 11 | 25 | 1-15 |
| Греция | Остров Китнос | 5х22 | 31.4 | |
| Ирландия | Кейп Клиер | 2х30 | 60 | 15-100 |
| --#-- | Айнис Ойр | 1х63 | 1х12,1х26,1х44 | --- |
| Италия | Келбриа | 20 | 2х20 | --- |
| Голландия | ECN | 2х30 | 50 | 50 |
| Норвегия | Фроуа | 55 | 50 | 15-50 |
| Испания | Буджерелоз | 25 | 16 | --- |
| Швеция | Аскескар | 18,5 | 8,1 | --- |
| --#-- | Келмерский университет | 22 | 20 | --- |
| Швейцария | Мартинджи | 160 | 130 | 60-80 |
| Великобрита-ния | Остров Файр | 55 | 1х20, 1х50 | --- |
| --#-- | Фолклендские острова | 10 | 10 | --- |
| --#-- | Остров Ланди | 55 | 3х6, 1х27 | --- |
| --#-- | Машинилес | 15 | 10 | |
| --#-- | RAL | 16 | 7 | |
| США | Острова Блок | 150 | 1х225,400,500 | 1800 макс |
| --#-- | Клейтон | 200 | 1х400,1700; 2х1000; 3х1250 | 1000-3500 |
В России существует значительный нереализованный задел в области ветроэнергетики. Фундаментальные исследования аэродинамики ветряка , осуществленные в ЦАГИ , заложили основу современных ветротурбин с высоким коэффициентом использования энергии ветра. Однако жесткая ориентация на большую гидроэнергетику и угольно-ядерную стратегию и почти полную глухоту к новациям и экологическим проблемам надолго затормозило развити ветроэнергетики. Выпускаемые “ Ветроэном” ветроустановки не отвечали современным требованиям и представлениям высоких технологий ветроэенергетической индустрии. Толчком для дальнешего продвижения и создания современного ветроэнергетического оборудования стала федеральная научно-техническая программа “Экологически чистая энергетика”[193] . Для участия и получения финансирования были отобраны лучшие проекты ветроэнергетичесих установок различных классов по мощности. Были разработаны проекты ветроагрегатов мощностью до 30 кВт , 100 кВт,
250 кВт, 1250 кВт. Начавшаяся перестройка, развал экономики и прекращение финансирования по программе не позволила довести указанные проекты до коммерческого уровня. Почти все проекты остались на уровне опытных и макетных образцов. Опытный образец ветроагрегата мегаваттного класса был спроектирован и построен МКБ “Радуга” , который организовал кооперацию предприятий авиационной промышленности. Разработка, изготовление и строительство финансировалось правительством Калмыкии. Ветроагрегат был построен недалеко от Элисты и успешно работает , вырабатывая 2300-2900 тыс. кВт ч электроэенергии в год. Ветроагрегат подключен к сети. В МКБ “ Радуга” были спроектированы ветроагрегаты мощностью 8кВт и 250 кВт. Российской Ассоциацией развития ветроэнергетики “ Energobalance Sovena” совместно с Германской фирмой Husumer SchiffsWert (HSW) были изготовлены 10 ветроагрегатов сетевого исполнения единичной мощностью 30 кВт. Ветропарк с установленной мощностью 300 кВт был построен в 1996 г. в Ростовской области и запущен в эксплуатацию.