Ветряки. Экологическо-энергетическое будущее Европы

Мало кто знает, но ветер используется для получения электроэнергии уже более века. Вместе с началом широкого распространения электричества выдвигались различные варианты его получения. Идея использовать для этих целей ветер принадлежит Чарльзу Брашу, который считается одним из основателей электроэнергетики в США.

 

Еще в 1888 году Браш собрал экспериментальный образец ветровой турбины с автоматическим управлением, которая вырабатывала электричество. Размеры ее были огромны – ротор в диаметре достигал 17 метров и был собран из 144 кедровых лопастей, однако мощность оставляла желать лучшего – всего 13 кВт. Прослужила эта ветряная электростанция около 20 лет, на протяжении которых использовалась для зарядки аккумуляторов. Чарльз Браш, будучи талантливым изобретателем, сделал многое для развития энергетической отрасли. Например, он усовершенствовал конструкцию дуговой лампы, удешевив ее стоимость, и тем самым сделал ее доступной для широкого круга потребителей. После слияния фирмы «Браш Электрик» с компанией «Эдисон Дженерал Электрик», которое состоялось в 1892 г, появилась знаменитая корпорация «Дженерал Электрик».

В Старом свете первая ветроэлектростанция (ВЭС) заработала в 1900 г. А в течение следующих сорока лет количество ветряных установок во всем мире перевалило за миллион, но мощности этих генераторов, опять же, были небольшими. В Советском союзе в предвоенный период также существовали глобальные планы по освоению ветряной энергии, и многие проекты были осуществлены. В 1937 году на Крымском полуострове была введена в эксплуатацию Балаклавская ветроэлектростанция, ставшая крупнейшей в мире. Весила установка более 50 тонн, ротор имел 30-метровый диаметр, а максимальная выходная мощность достигала 100 киловатт. Спроектировал ее талантливый украинский инженер Ю.Кондратюк, который также стал автором другого, еще более амбициозного проекта: гигантской ВЭС, которая должна была иметь мощность 120 000 киловатт, высоту более 160 метров и два ротора диаметром в 80 метров. Построить это сооружение планировалось также в Крыму, но из-за войны строительство пришлось приостановить на начальном этапе – готов был только фундамент. Кстати, инженерные решения из этого проекта впоследствии были использованы при конструировании Останкинской башни.

Первый мировой энергетический кризис, случившийся в 70-х годах, когда цена на нефть подскочила в 4 раза, подтолкнул развитые страны к более детальному изучению энергии ветра. Позже эта технология вызывала все больший интерес по многим причинам. Во-первых, ВЭС не зависят от поставок топлива; во-вторых, не приносят вреда окружающей среде, что особенно актуально стало в последние десятилетия на фоне повсеместной борьбы с экологическими проблемами. На сегодняшний день ветряные технологи наиболее широко используются в Германии. На территории страны расположено около 15 тыс. турбин, которые производят до 5% общей электроэнергии. На Германию приходятся 40% мирового объема электричества, произведенного ветряными электростанциями. Второе место в списке стран с большим объемом производства ветряного электричества делят Соединенные Штаты и Испания (по 15%). Далее идет Дания, которая имеет 9%, что сравнимо с общей долей остальных стран Евросоюза (11%). Немалых успехов в отрасли добилась Индия, производящая около 5% мировой ветряной энергии. Конечно, на фоне того, что население Индии насчитывает более миллиарда человек, показатель кажется не сильно впечатляющим, но для страны третьего мира подобное внедрение инновационных технологий является огромным достижением, тем более, если учесть, что остальные государства вместе взятые производят только 6% ветроэнергии.

Ветряные электростанции бывают разных размеров: и небольшие, снабжающие энергией одно отдельно взятое хозяйство, и гигантские на тысячи киловатт. Крупнейшая на данный момент ВЭС находится недалеко от немецкого города Магдебурга. Мощность агрегата достигает 4.5 МВт, ротор состоит из трех лопастей размером 52х6 метров, их суммарный вес переваливает за 60 тонн, высота конструкции – более 120 метров.

 

Но вскоре рекорд побьют – проектируются ветряки, роторы которых будут иметь размеры в 130 метров. Недалеко от ирландского побережья, в открытом море, возводится самая крупная в мире ВЭС, планируемая мощность которой – 520 МВт. По оценкам министерства энергетики Ирландии комплекс будет вырабатывать до 10% необходимого стране электричества. Специалисты утверждают, что на сегодняшний день цена постройки ВЭС на 1Мвт сравнима со стоимостью АЭС той же мощности и составляет около 1 млн. долларов. Дешевле стоят только газовые электростанции – около 700 тыс. долларов. Но эксплуатация последних будет обходиться гораздо дороже, так как газ стоит денег, ветряки же в топливе не нуждаются. Кроме того, отпадает проблема утилизации отработанного сырья. В последние десятилетия цена электроэнергии, полученной с помощью ветра, практически сравнялась в стоимости с электричеством, добываемым по традиционным технологиям. В Дании, упомянутой выше, собственниками большей части ветряных агрегатов является не государство, и не энергетические компании. Ветряные электростанции – народные. В стране действует большое число кооперативов, члены которых совместно владеют одной ветроустановкой. В подобных сообществах состоит около 100 тыс. семей, именно им принадлежит около 80% ветроэлектрической индустрии Дании. На самом деле это очень выгодно – если 60 семей скинутся на одну установку, то уже через пару лет она окупится и начнет приносить прибыль.

Но ветроэлектростанции имеют и свои минусы. Самый очевидный недостаток – для сооружения ВЭС большой мощности необходимо выделить огромную территорию. Хотя с этой проблемой пытаются бороться. Сообразительные немцы, например, предложили устанавливать ветряки на опорах линий электропередач. Также из суши их выносят на воду, хотя обслуживание там  сложнее и дороже. Во-вторых, в последнее время все чаще поднимается вопрос о том, действительно ли ветряные установки настолько безвредны для окружающей среды, как принято считать. Дело в том, что при вращении лопастей создается ультразвук, действие которого на человеческий организм не вполне изучено. Поэтому нежелательна постройка ВЭС вблизи городов и других мест с большим скоплением людей. В-третьих, ветряки представляют значительную угрозу для птиц: пернатые часто попадают в лопасти и гибнут, что всегда возмущало различные экологические организации. В-четвертых, есть возможность того, что со временем ветряные установки будут сильно портить пейзаж. А это также может вызвать протесты. В наши дни, когда ВЭС еще не так сильно распространены, они привлекают толпы туристов и приводят в восторг своей мощью и красотой. Но если отдать под возведение ветряков огромные территории, то возможна негативная реакция населения.

Тем не менее, в Западной Европе освоение ветроэнергетических технологий набирает обороты. С каждым годом все больше стран возводят ВЭС, вкладывая огромные средства в развитие отрасли.

 

Испания. Согласно постановлению правительства, основным регионом развития ветроэнергетики в стране станет испанское побережье – вдоль берега возникнет целая сеть ветряных установок. Все они будут установлены в океане, ранее испанцы никогда не строили ВЭС на воде.

Испания занимает лидирующие позиции в мире по производству ветроэнергии. По данным на 2006 год, ветряки здесь вырабатывают около 1700 МВт электричества в месяц. Испанское побережье имеет длину более 4000 км. Некоторые специалисты и экологи утверждают, что столь массовое строительство ветряных электрогенераторов вблизи берега нанесет ущерб рыболовству и ландшафту. Но правительство своих планов менять не собирается. Министерство энергетики, курирующее проект заверило, что возведение ВЭС будет проводиться с разрешения и под строгим контролем природоохранных организаций.
Испания, а также Дания и Германия являются лидерами Евросоюза по объемам электроэнергии, произведенной ветряными электростанциями. Испанская программа развития электроэнергетики предусматривает троекратное увеличение объемов ветряного электричества до 2020 года.

В Технологическом институте Массачусетса разработали проект, который позволит устанавливать ветряки за десятки километров от береговой линии. Основанием для турбин будут служить специальные плавучие платформы, вроде тех, на которых размещаются нефтяные и газовые вышки. Эти платформы закреплены на месте с помощью сложной якорной системы, расположенной на морском дне. Крепежные приспособления сконструированы таким образом, что платформа, диаметр которой более 30 метров, раскачивается только в горизонтальной плоскости, вертикальной качке она не подвержена. Максимальное отклонение платформы, даже во время самого сильного шторма, составляет не более двух метров, так что волны никак не смогут достать до электрогенераторов.

Нидерланды. Первый в Голландии комплекс ветряных установок, расположенных на море, был запущен весной 2007 года. Он включает в себя 36 генераторов, которые находятся в 10-20 км от береговой линии. Площадь комплексв превышает 30 квадратных километров. Основным потребителем производимой энергии является ближайший город Эхмонд-аан-Зее, всего ветряным электричество снабжаются около 100 тыс. домов. Проект обошелся голландскому правительству в €200 млн. В рамках проекта созданы специальные группы исследователей, ведущих мониторинг состояния акватории вокруг ветряков. Благодаря полученной в ходе наблюдений информации ученые пытаются выяснить, как именно установки влияют на окружающую среду. Исследователи снабжены самым современным оборудованием для наблюдения за морскими животными. В районе комплекса запрещен рыболовный промысел: за поведением рыбы также ведется тщательное наблюдение.

Великобритания. Сейчас британское правительство реализует беспрецедентную программу по развитию ветроэнергетики в стране. Проект предусматривает полный переход до 2020 года с гидроэлектростанций на ВЭС. Опять же для воплощения всех планов необходимы большие денежные вложения.

По заявлению главы Ассоциации ветряной энергетики Британии к концу 2010 года 20% населения, а это более 12 млн. человек, будет использовать электричество, вырабатываемое ветряками. Для обеспечения максимально увеличить рентабельность генераторов их, как и в Испании, было решено возводить на морском побережье. Кроме того, было получено разрешение на строительство установок в акватории. Эти ветротурбины будут обеспечивать страну 5% требуемого объема электроэнергии. Британские ученые подсчитали, что использование ветряной энергии становится выгодным, если ВЭС производят пятую часть электричества, используемого страной. Если британцы и далее будут уделять столько внимания ветряным технологиям, то через пять-шесть лет ветроэлектростанции будут приносить неплохой доход.

Франция. Французская корпорация Areva, производящая оборудование для атомных электростанций, купила немецкую Repower of Germany – крупнейшего в Германии производителя ветряных установок. Сумма сделки составила $1 млрд. Теперь у французского концерна, который имеет свои заводы по всему миру, есть все шансы стать лидером по производству ветроэлектрогенераторов.