DOI 10.57112/22022-46
УДК 621.31
ВЕТРЯНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ – ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ (ВЭУ) В РОССИИ
Банкин Станислав Андреевич
Мовенко Михаил Николаевич
Аннотация:
В данной статье рассматриваются проблемы российской ветроэнергетики. В начале статьи анализируется наиболее развитая система альтернативной энергетики в Республике Крым. Рассмотрены проблемы и особенности ветроэнергетики, определены главные условия экономической эффективности систем ветрогенерации. Рассмотрен вопрос целесообразности строительства ветропарков в различных регионах России. Отмечены основные тенденции в электроэнергетической отрасли, строительство новых генерирующих мощностей на основе использования энергии ветра. На фоне развития энергетической отрасли России отмечается факт роста стоимости производства энергии, особенно, данное увеличение наблюдается в наиболее удаленных регионах страны, таких как Камчатский край, Чукотский автономный округ, Республика Саха (Якутия), Магаданская область, где система электроснабжения является децентрализованной. Кроме рассмотренных проблем, связанных с внедрением ветряных электростанций, в статье произведена оценка эффективности их применения.
Ключевые слова: ВЭС, ветер, энергия, мощность, электростанция, регион, энергетика, ВИЭ, электроэнергия
Ветроэнергетика – это одно из основных направлений развития электроэнергетики, так как запасы энергии ветра неисчерпаемы, и соответственно, это делает этот природный энергоресурс идеальным источником электроэнергии. Потенциал использования энергии ветра крайне велик, о чём свидетельствует ежегодный чистый прирост ветроэнергетических мощностей в мире, который составляет более 25 % от общего прироста мощностей всех видов энергетики.
Основа современной ветроэнергетики – мощные ветроустановки, главным элементом которых является ветрогенератор (рисунок 1). Первый рабочий образец ветряной электростанции заработал в далеком 1890 году на территории Дании. Но, к середине XX века интерес к данной отрасли энергетики пропал, так как на тот момент времени отсутствовала инфраструктура для получения и передачи полученной из ветра электроэнергии.
Электроснабжение Дальнего Востока, районов Крайнего Севера, отдаленных областей Сибири обеспечивается, в том числе и за счет дизельных электростанций, которые ежегодно используют около 10 млн. тонн топлива. При этом для таких регионов стоимость экспортируемого топлива превышает цену установленную на мировом рынке, что приводит к высокому удельному весу топлива, и, в конечном итоге, это вызывает удорожание генерируемой электроэнергии.
Рассматривая перспективах ветрогенерации, необходимо учитывать тот факт, что морские регионы России, в отличии от других, имеют довольно высокий потенциал для развития ВИЭ (возобновляемые источники энергии), так как имеют достаточно большие запасы энергии ветра. Так, в среднем, вдоль морских границ скорость ветра достигает 6-7 м/с, причём здесь же, есть возможность использовать энергию морских волн и приливов, а также развивать солнечную энергетику. Тем не менее, наибольшим потенциалом, как на побережье так и на морском шельфе, обладают ветроэлектростанции.
Рисунок 1 - Современные ветровые генераторы
Республика Крым – это один из самых перспективных регионов для развития альтернативной энергетики. Здесь хорошая инсоляция для построения солнечных электростанций и подходящие условия для использования энергии ветра.
Территория Крыма является наиболее благоприятной для размещения ветряных электростанций, так как среднегодовая скорость ветра на полуострове составляет 4-5,5 м/сек, что для полноценной работы промышленных ветроустановок вполне достаточно. Здесь наблюдаются и внешние ветры, и внутренние, скорость которых может достигать 5-8 м/сек. Кроме того, обилие обширных степных участков, через которые как раз и движутся воздушные массы, решает вопрос с территорией под строительство ветропарков.
Ветровой энергетический потенциал полуострова составляет около 3700 МВт, и именно здесь появилась первая в России промышленная ветровая электростанция. Речь идёт о проекте мощностью 100 кВт, запущенном в 1931 году в Балаклаве.
В Республике Крым расположены мощнейшие в России ветряные электростанции. Ниже приводится список всех действующих на сегодня ВЭС (ветряные электростанции):
1. Останинская ВЭС, недалеко от села Новониколевка, Ленинский р-он, географические координаты 45.350321, 35.996919, построена в 2014 г., 549 ветроагрегатов общей мощностью 64,22 МВт.
2. Тарханкутская ВЭС - 1-й участок в 7-ми км от села Красносельское географические координаты 45.421111, 32.770000 - 2-й участок рядом с селом Новосельское географические координаты 45.487500, 32.743889, введена в эксплуатацию в 2001 г.
3. Сакская ВЭС - Мирновский участок рядом с селом Крыловка географические координаты 45.328333, 33.103056, Воробьёвский участок рядом с селом Воробьёво географические координаты 45.348611, 33.245833, год строительства 1998.
4. Донузлавская ВЭС, недалеко от посёлка Новоозёрное, Сакский р-он географические координаты 45.397749, 33.147202, построена в 1993 г.
5. Пресноводненская ВЭС, недалеко от села Новониколевка, Ленинский р-он, географические координаты 45.330209, 36.084099, год ввода в эксплуатацию 2006-й.
6. Судакская ВЭС, Мыс Меганом, в районе г. Судак, географические координаты 44.808574, 35.085602 построена в 2002 г.
7. Восточно-Крымская ВЭС, в районе г. Щелкино, географические координаты 45.398141, 35.858530, построена в 2009 г.
На рисунке 1 представлена Останкинская - самая мощная на сегодня ВЭС в Республике Крым [1].
Рисунок 1 - Останкинская ВЭС 64,22 МВт
Сакская ВЭС (Мирновский участок), является старейшей на полуострове, и состоит из 155 ветряков (рисунок 2).
В марте 2022 года появилась информация о закрытии трёх ветряных парков на полуострове: Сакского, Присивашского и Степного. Причины закрытия связаны с тем, что ветряные электростанции в Крыму постепенно выводятся из эксплуатации по причине своей нерентабельности. Кроме того, на полуострове были открыты крупные ТЭЦ, которые производят более дешёвую электроэнергию.
Нельзя не учитывать и тот факт, что большинство ветропарков уже устарели, а на их обслуживание уходит больше средств, чем они способны приносить [2].
По состоянию на 2021 г., общая установленная мощность ветрогенерации в России составляла около 1375 МВт, это 0,56 % от общей мощности энергосистемы. Тем не менее, уже к 2024 году планируется увеличить этот показатель до 3380 МВт.
Рисунок 2 - Сакская ВЭС (Мирновский участок)
Развитие ветроэнергетики в России крайне актуально для регионов, которые находятся на значительном расстоянии от централизованных энергосистем.
Ниже перечислены наиболее мощные действующие российские ВЭС по состоянию на 2021 год:
1. Кочубеевская ВЭС Ставропольский край;
2. Каменско-Красносулинская ВЭС Ростовская область;
3. Адыгейская ВЭС Республика Адыгея;
4. ВЭС Гуково-1 Ростовская область;
5. Азовская ВЭС Ростовская область;
6. Береговая ВЭС Краснодарский Край;
7. Ульяновская ВЭС-2 Ульяновская область;
8. Ульяновская (Симбирская) ВЭС Ульяновская область;
9. Останинская ВЭС Республика Крым;
10. Наримановская ВЭС Астраханская область.
Вообще, генерация на основе использования ВИЭ в России составляет менее 1 %. В этом отношении Республика Крым является уникальным регионом, так как 5 % потребности населения в электроэнергии обеспечивается солнечной энергией и энергией ветра [3].
Стратегия развития энергетической отрасли в России предполагает увеличение доли выработки ветроэнергетики к 2025 году до 3,4 ГВт. Что касается актуальности строительства ВЭС, то она обусловлена, прежде всего, необходимостью замещения углеводородного топлива, сжигаемого при производстве электроэнергии на угольных и газовых электростанциях.
По данным Ассоциации развития возобновляемой энергетики (АРВЭ), в 2021 году доля ВИЭ в общем объеме энергопотребления Единой энергетической системы России составила около 0,6%. Считается, что на территории нашей страны не так много мест, где возможно эффективное развитие ВИЭ. Так, например, солнечную энергию в достаточном объеме можно получить только в южных регионах страны и отчасти на Алтае.
Ограничены регионы и со стабильными ветрами. К регионам с достаточными запасами энергии ветра, в первую очередь относится Дальний Восток и некоторые районы Крайнего Севера.
Регион для развития геотермальной энергетики в России только один – это Камчатка, хотя, этот вид энергии есть и на Кавказе (в отличие от Италии, где практически треть страны богата подходящими источниками).
Для более широкого использования ВИЭ должен быть решен ряд задач, основными из которых являются производство генерирующего оборудования и разработка систем хранения энергии.
По данным Ассоциации АРВЭ, на конец марта 2022 года совокупная установленная мощность объектов ВИЭ-генерации в России превысила 5,2 ГВт, что составило около 2,1% общей мощности энергосистемы РФ. В структуре установленной мощности ВИЭ лидируют ветроэлектростанции (ВЭС) - около 2,05 ГВт. Солнечные электростанции - 1,98 ГВт и малые гидроэлектростанции (мощностью до 50 МВт) - 1,22 ГВт. [4].
По мнению экспертов, сегодня, в условиях санкционного давления, для отечественной возобновляемой энергетики крайне важно удержаться на том же уровне развития, что и за последнее десятилетие. Необходимо сохранить все компетенции в даной сфере, не снижать темпов развития, а также выстроить собственную национальную систему учета и квотирования выбросов СO2.
На данный момент ряд компаний заявили о приостановке новых инвестиций в проекты ВИЭ. Многие компании проводят реструктуризацию проектов, меняют поставщиков, условия финансирования. По АРВЭ, полная мощность ВИЭ-генерации в стране вырастет к 2034 году в четыре раза и достигнет 20 ГВт, а к 2050-му возможно увеличиться ещё в пять раз и достигнет примерно 100 ГВт.
Основное условие для динамичного развития ветровой энергетики связано с тем, что среднегодовая скорость ветра должна быть больше 6 м/с. В силу физических особенностей ветра, экономически более выгодными оказываются крупные ветровые двигатели, которые для надежного перехвата ветра устанавливаются на большой высоте. По сути – ветроэнергетика это отдельная отрасль, требующая не только инвестиций, но и прочих нематериальных ресурсов, так как производство крупных ветровых установок является достаточно наукоемким [5].
Общеизвестно, что первые технологии по использованию силы ветра для целей промышленного и сельскохозяйственного производства появились задолго до появления электрических сетей и линий электропередач. Но, даже сегодня этот источник энергии не является оптимальным для применения там, где необходима электрическая энергия.
В России состояние и перспективы развития ветроэнергетики определяются широким спектром технико-эксплуатационных показателей конечного продукта. У ветрогенератора есть масса важных достоинств и преимуществ. Но, затраты на строительство и обслуживание мощных ВЭС могут окупиться только в случае тщательных расчетов и применения новейших технологий, которые позволят минимизировать как эксплуатационные недостатки оборудования, так и капитальные затраты [6].
Список используемой литературы
1. Останинская ВЭС. URL: https://krymoteka.com/ostaninskaya-ves.html (дата обращения: 20.10.2022).
2. Ветряные электростанции в Крыму. Альтернативная энергетика. URL: https://nova-sun.ru/alternativnaya-energetika/vetryanye-elektrostantsii-v-krymu (дата обращения: 20.10.2022).
3. Тимчук, В. В. Обзор источников альтернативного энергообеспечения Крыма / В. В. Тимчук // Аспирант. – 2021. – № 1(58). – С. 218-220. – EDN ZNNCJN.
4. Стабильные перспективы в нестабильной ситуации. ИД «Коммерсантъ», 26.04.2022. URL: https://www.kommersant.ru/doc/5318348.
5. Ванюшкин, А. С. Экономическая эффективность конфигурации системы альтернативной энергетики в Крыму / А. С. Ванюшкин, Б. А. Дадашев // Экономика. Информатика. – 2020. – Т. 47. – № 1. – С. 67-81. – DOI 10.18413/2687-0932-2020-47-1-67-81. – EDN BFTRNB.
6. Ветроэнергетика в России: состояние и перспективы развития. URL: https://fb-ru.turbopages.org/fb.ru/s/article/379529/vetroenergetika-v-rossii-sostoyanie-i-perspektivyi-razvitiya (дата обращения: 20.10.2022).
Информация об авторах
Банкин С. А. – к.т.н., доцент, Мовенко М. Н.– студент группы Э-91, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова», РФ, Алтайский край, г. Барнаул.
-