Энергия ветра – это вид возобновляемой энергии получаемой за счет кинетической энергии воздушных потоков. Со своей стороны, ветры возникают на планете из-за градиентов давления и температуры, которые в любом случае вызваны косвенным воздействием Солнца на землю.
Освоение энергии ветра по всему миру, в последние годы, происходит весьма стремительно. Лидерами на данный момент являются Китай и США, однако и остальной мир постепенно развивает это перспективное направление «чистой» энергетики, базирующейся на неисчерпаемом природном ресурсе – энергии ветра.
С каждым годом в мире устанавливается все больше и больше ветрогенераторов, и налицо тенденция к дальнейшему распространению технологии.
Энергия ветра играет все возрастающую роль во всем мире как возобновляемый энергетический ресурс. Такие страны, как Испания, Германия и Дания, близки к достижению своей цели по производству 30% своей потребности в электроэнергии за счет энергии ветра.
Хотя Соединенные Штаты в настоящее время производят только около 5% своего электроэнергии от энергии ветра, по отношению к общей установленной мощности, они занимают первое место в мире, недавно обогнав Германию.
По прогнозам ученых, к 2050 году ветер закроет более 1/3 мировых потребностей в электрической энергии.
Ветросиловые ресурсы настолько огромны, что не могут быть полностью освоены даже и в перспективе. С количественной стороны может стоять вопрос лишь о возможной степени концентрации ветросиловых установок на том или ином ограниченном участке.
Давайте рассмотрим преимущества и недостатки использования ветроэлектрических установок.
Преимущества:
1. Используется полностью возобновляемый источник энергии. В результате действия солнца, в атмосфере постоянно движутся воздушные потоки, для создания которых не требуется добывать, транспортировать, и сжигать никакое топливо. Источник принципиально неисчерпаем (ветер - бесплатный и легкодоступный возобновляемый источник энергии).
2. В процессе работы ветряной электростанции полностью отсутствуют вредные выбросы. Это значит, что отсутствуют как любые парниковые газы, так и какие бы то ни было отходы производства вообще. То есть технология экологически безопасна.
3. Ветряная станция не использует воду для своей работы.
4. Ветряная турбина и основные рабочие части таких генераторов расположены на значительной высоте над землей. Мачта, на которой установлена ветряная турбина, занимает небольшую площадь на земле, поэтому окружающее пространство может быть с успехом использовано для хозяйственных нужд, там могут быть размещены различные здания и сооружения, например, для сельского хозяйства.
5. Нет необходимости в подготовке площадей для монтажа установок.
6. Энергия ветра является рентабельной во многих регионах мира.
7. Потери на передачу электроэнергии значительно ниже из-за близости к потребителям, так как ветрогенераторы можно устанавливать уже в 300 метрах от населенных пунктов.
8. Применение ветрогенераторов особенно оправдано для изолированных территорий, куда обычными способами электроэнергию не доставить, и автономное обеспечение для таких территорий является, пожалуй, единственным выходом.
9. После введения в эксплуатацию ветряной электростанции, стоимость киловатт-часа генерируемой таким образом электроэнергии значительно снижается. Например, в США специально исследуют работу вновь установленных станций, оптимизируют эти системы, и таким образом удается снижать стоимость электроэнергии для потребителей до 20 раз от первоначальной стоимости.
10. Техническое обслуживание в процессе эксплуатации минимально. Ремонт и обслуживание ветроэлектростанций обходится значительно дешевле других станций.
Недостатки:
1. Зависимость от внешних условий в конкретный момент. Ветер может быть сильным, или его может не быть вообще. Для обеспечения непрерывной подачи электроэнергии потребителю в таких непостоянных условиях, необходима система хранения электроэнергии значительной емкости. Кроме этого, требуется инфраструктура для передачи этой энергии.
2. Сооружение ветровой установки требует материальных затрат (высокая инвестиционная стоимость). В некоторых случаях привлекаются инвестиции в масштабах регионов, что не всегда легко обеспечить. Именно стартовый этап, само возведение проекта является весьма дорогостоящим мероприятием. Упомянутая выше инфраструктура - немаловажная часть проекта, которая также стоит денег. Ветроэнергетика выходит дороже традиционных методов производства электрической энергии. В среднем, стоимость 1 кВт установленной мощности составляет $1000.
3. Некоторые эксперты считают, что ветряки искажают природный ландшафт, что их вид нарушает естественную природную эстетику. Поэтому крупным фирмам приходится прибегать к помощи профессионалов по дизайну и ландшафтной архитектуре.
4. Ветряные установки производят аэродинамический шум, который может причинить дискомфорт людям. По этой причине в некоторых странах Европы принят закон, по которому расстояние от ветряка до жилых домов не должно быть меньше 300 метров, а уровень шума не должен превышать 45 дБ днем и 35 дБ ночью.
5. Есть небольшая вероятность столкновения птицы с лопастью ветряка, однако она настолько мала, что вряд ли нуждается в серьезном рассмотрении. А вот летучие мыши более уязвимы, поскольку строение их легких, в отличие от строения легких птиц, способствует получению смертельной баротравмы, при попадании млекопитающего в область пониженного давления около края лопасти.
Несмотря на недостатки, преимущества ветряных генераторов по части пользы для окружающей среды очевидны. Для наглядности стоит отметить, что работа ветрогенератора мощностью 1 МВт позволяет сэкономить за 20 лет около 29000 тонн угля или 92000 баррелей нефти.
Энергия ветра является одной из самых быстрорастущих технологий возобновляемой энергетики.
Тем не менее, учитывая растущий спрос на энергию ветра, важно отметить, что современная ветроэнергетическая технология еще далека от оптимальной.
Из-за своего прерывистого характера, ветроэнергетика ставит перед собой новые серьезные задачи, прежде чем стать полностью надежной технологией. Например, в среднем современные ветроэнергетические установки работают только на 35% своей мощности. Они также работают на полную мощность менее чем в 10% случаев.
Отчасти это связано с изменчивостью ветра, а также с экономическими факторами, влияющими на аэродинамическую конструкцию ветровой турбины. Хотя можно увеличить улавливание энергии ветра за счет при увеличении диаметра ротора этот подход имеет экономические ограничения.
Прерывистый и непредсказуемый характер энергии ветра делает системы хранения энергии ключевым элементом в возобновляемой энергетике.
Такой возобновляемый источник энергии, как ветер, готов сыграть важную роль в мировом энергетическом будущем. Ветряные турбины нового поколения должны повысить свою эффективность, снизить стоимость их приобретения, улучшить надежность и стоимость вырабатываемой электроэнергии и увеличить конкурентоспособность по сравнению с использованием традиционных видов ископаемого топлива.
Плюсы ветроэнергетики существенно превышают минусы. Постепенно мифы вокруг ветрогенерации разрушаются и в целом можно пророчить ветроэнергетике светлое будущее.