Ветрогенераторные установки (ВГУ)

Режим работы: базовый/резервный;
Электрическая мощность: 0,4-5000 кВт;
Вид топлива: возобновляемый источник энергии — ветер;
Рекомендации к применению: по возможности массово;
Капиталовложения в строительство: от 1000 до 4000 $/кВт;
Себестоимость электроэнергии составляет 0,95-4,30 руб/кВт·ч (с учетом амортизации).

Ведущие фирмы-производители:

  • Vestas Wind Systems A/S (Дания);
  • REpower System AG (Германия);
  • Gamesa Corporaciуn Tecnolуgica (Испания);
  • Enercon GmbH (Германия);
  • Alstom (ранее GEC-Alsthom) (Франция);
  • General Electric (США);
  • Mitsubishi Heavy Industries Ltd. (Япония);
  • Siemens AG (Германия).


Ветроэнергетика — отрасль энергетики, специализи- рующаяся на использовании энергии ветра, кинетической энергии воздушных масс в атмосфере. Энергия ветра относится к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием деятельности солнца.
Принцип действия всех ветрогенераторов идентичен: под напором ветра вращается ветроколесо с лопастями, передавая крутящий момент через систему передач валу ветрогенератора, вырабатывающего электроэнергию, водяному насосу или электрогенератору. Чем больше диаметр ветроколеса ветрогенератора, тем больший воздушный поток оно захватывает и тем больше энергии вырабатывает ветрогенератор. Согласно теоретическим расчетам предельный диаметр ветроколеса составляет 200м.

Наибольшее распространение в мире получила конструкция крыльчатого ветрогенератора с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения. Хорошие аэродинамические качества, высокий коэффициент использования ветра по сравнению с ветродвигателями других классов, конструктивная возможность изготовлять их на большую мощность, относительно лёгкий вес на единицу мощности — основные преимущества ветрогенераторов этого класса. Первая в мире современная ветроэлектростанция с горизонтальной осью мощностью 100 кВт была построена в 1931 году в Крыму.

Карусельные (роторные) ВГУ с вертикальной осью вращения, в отличие от крыльчатых, могут работать при любом направлении ветра, не изменяя своего положения. Кроме того они начинают вращаться при значительно меньшей скорости ветра.

Ветряные генераторы не потребляют ископаемого топлива. Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет эксплуатации позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти. Также ветрогенератор мощностью 1 МВт сокращает ежегодные выбросы в атмосферу 1800 тонн СО2, 9 тонн SO2, 4 тонны оксидов азота.

Ветроэнергетика является нерегулируемым источником энергии. Выработка ветроэлектростанции зависит от силы ветра — фактора, отличающегося большим непостоянством. Соответственно, выдача электроэнергии с ветрогенератора в энергосистему отличается большой неравномерностью, как в суточном, так и в недельном, месячном, годовом и многолетнем разрезе. Учитывая, что энергосистема сама имеет неоднородности нагрузки (пики и провалы энергопотребления), регулировать которые ветроэнергетика, естественно, не может, введение значительной доли ветроэнергетики в энергосистему способствует её дестабилизации. Понятно, что ветроэнергетика требует резерва мощности в энергосистеме (например, в виде газотурбинных электростанций), а также механизмов сглаживания неоднородности их выработки (в виде ГЭС или ГАЭС). Данная особенность ветроэнергетики существенно удорожает получаемую от них электроэнергию. Энергосистемы с большой неохотой подключают ветрогенераторы к энергосетям, что привело к появлению законодательных актов, обязывающих их это делать.
Ограничения по месту монтажа ветрогенераторов отсутствуют. Наиболее перспективными местами для производства энергии из ветра считаются прибрежные зоны. В море, на расстоянии 10–12 км от берега (а иногда и дальше), строятся офшорные ветряные электростанции (ветропарки).

На данный момент ведущие фирмы-производители выпускают так называемые ветрогенераторы четвертого поколения. Особенность этих ветрогенераторов в том, что они имеют систему шагового регулирования лопастей. То есть при изменении скорости ветра лопасти турбины изменяют угол наклона, обеспечивая тем самым выдачу неизменной мощности. А при штормовых порывах лопасти поворачиваются перпендикулярно потоку воздуха, исключая тем самым вероятность поломки.

Ветрогенераторы последнего поколения малошумны и могут устанавливаться в непосредственной близости от жилой застройки.
Капиталовложения в строительство больших ветропарков в Европе сегодня составляют 1000 долларов на 1 кВт установленной мощности. Себестоимость энергии — 3,5-3,8 цента за 1 кВт·ч (к примеру, 10 лет назад было 16 центов). При массовом строительстве ветроэлектростанций можно рассчитывать на то, что в дальнейшем цена одного киловатт-часа существенно снизится и окажется сравнимой со стоимостью электроэнергии, вырабатываемой ТЭС и ГЭС. В подтверждение этого аргумента говорит тот факт, что конструкции ВГУ постоянно совершенствуются: улучшаются их аэродинамика и электрические параметры, уменьшаются механические потери и т.д.

Проекты ВГУ, работающих на сеть, для условий, например, очень ветреного Приморья окупаются за 5-7 лет, системы «ветро-дизель» — за 2 года. В дальнейшем сроки окупаемости ветроэлектростанций будут сокращаться.

В начало ↑