Переваги та недоліки вітрової енергетики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Національний авіаційний університет

Інститут екологічної безпеки

Контрольна робота

по предмету: Альтернативні джерела енергії

на тему: Переваги та недоліки вітрової енергетики

Виконала:

Антропченко Аліна

Київ 2015



Зімст

Вступ

1. Виникнення та розвиток вітроенергетики. Програма розвитку вітроенергетики на прикладі Німеччини

2. Використання енергії вітру у світі та основні переваги вітроенергетики

3. Основні недоліки та обмеження

4. Дослідження вітроенергетичних ресурсів в Україні та перспектива їх розвитку

5. Вітроенергетичні установки

Висновок

Список використаної літератури



Вступ

Сьогодні, коли країни всього світу усвідомили, що запаси органічного палива вичерпні, а шкідливі викиди в атмосферу від спалювання вугілля і газу загрожують глобальною екологічною катастрофою, доводиться передивлятися стратегію розвитку енергетики у бік збільшення питомої ваги альтернативних джерел енергії.

Світова тенденція зміщення акцентів у сторону альтернативної енергетики підтверджується, зокрема, такими статистичними даними. В 2007 році інвестиції в таку енергетику склали по всьому світу більше 100 мільярдів доларів США, а загальносвітовий обсяг електроенергії, що генерується за допомогою відновлюваних джерел, за оцінками експертів досяг рівня 240 ГВт. Ці цифри відповідають 50 відсотковому зростанню альтернативної енергетики в порівнянні з даними 2004 року. На сьогоднішній день альтернативні джерела енергії складають за різними оцінками від 4 до 8 відсотків загального обсягу світової енергетики.

Міжнародне енергетичне агентство вважає, що в 2030 році в усьому світі енергія, одержана від сонця, вітру, води, тепла землі, а також з біомаси, збільшиться в два рази порівняно із сьогоднішнім днем і складе 16 відсотків від всього виробництва. Ще оптимістичніше оцінює ситуацію Європейський галузевий союз поновлюваних джерел енергії. На його думку, до 2030 року частка альтернативної енергії виросте до 35 відсотків. Європейська комісія вважає, що в 2020 році в Європі п'ята частина енергії вироблятиметься з екологічно безпечних джерел. У Німеччині, як в одній з найбільш орієнтованих на альтернативні джерела енергії країн, частка поновлюваної енергії може скласти 40 відсотків, а у виробництві електричної - близько 67 відсотків, передбачає Федеральний союз поновлюваних джерел енергії.

Середньорічний приріст світової вітроенергетики становить в середньому 26-27% і є найвищим у порівнянні з іншими джерелами енергії.

Із нетрадиційних джерел енергії кращі в порівнянні з вітроенергетикою економічні результати можуть забезпечити лише ГЕС середньої та великої потужності, та й то не завжди.

У вітроенергетичному секторі наразі працюють понад 70 країн світу. Серед країн з найбільшими потужностями вітроенергетики - Німеччина, США, Іспанія, Індія, Китай, Данія. В США до 2020 року планується досягти 15 % виробництва електроенергії за рахунок вітру, вдосконалюються турбіни, розширюється діапазон швидкостей вітру, які можуть бути використані вітроустановками.



1. Історія виникнення та розвитку вітроенергетики

Сила вітру - це одне з найстародавніших використовуваних людством джерел енергії. Мореплавці використовували силу вітру для морських подорожей під вітрилами ще за 3500 років до нової ери. Прості вітряки були широко поширені в Китаї 2200 років тому. На Середньому Сході, в Персії, близько 200 року до н.е. почали використовуватися вітряки з вертикальною віссю для перемелювання зерна. Перші персидські вітряки виготовлялися з в'язанок очерету, які прикріплялися до дерев'яної рами, що оберталася, коли дув вітер; стіна навколо вітряка спрямовувала потік вітру проти лопатей.

В XI столітті в Європі почали поширюватися вітряки, що завозилися мандрівними купцями та лицарями з хрестових походів. Ці перші млини постійно вдосконалювалися, спочатку голландцями, потім англійцями, і врешті набули конструкції з горизонтальною віссю. Жителі Голландії виявили, що вітром дуже зручно користуватися для відкачування води, щоб осушити землю, що для цієї країни, яка розташована в низинах і тому потерпає від повеней, є дуже актуальним. Найбільш активно в допромисловій Європі вітряки використовувались у XVІІІ столітті, коли лише в одній Голландії їх було понад сто тисяч. З їхньою допомогою мололи зерно, качали воду й пиляли дрова. Згодом більшість вітряків, нездатних конкурувати з дешевим і надійним викопним паливом, було замінено паровими двигунами. Однак і сьогодні вітряки використовуються досить широко.

В історії Сполучених Штатів вітряки відіграли дуже важливу роль в освоєнні Заходу Америки наприкінці XIX століття. Вони були життєво необхідні першим поселенцям Великих рівнин. Вітряки поставляли воду на залізницю та пасовища, в місця, віддалені від рік і джерел води. Пізніше вітряки стали використовувати у віддалених від населених пунктів господарствах для вироблення електричної енергії. За останні 100 років американці створили понад 8 мільйонів вітрових установок для водопідняття, призначених у більшості випадків для пасовищ і худоби.

У старих вітряків лопаті були дерев'яними і могли використовувати близько 7% енергії вітру. Завдяки новаторській праці Томас Перги, який наприкінці XIX століття провів близько 5000 експериментів з різними видами "колеса" (тобто ротора), дерев'яні лопаті поступилися місцем лопатям з вигнутого металу, що збільшило ефективність установок вдвічі - до 15%.

Використовували енергію вітру з давніх часів і в Україні. 1917 року тут було близько 30 тисяч вітряків, потужність яких становила близько 200 тис. кВт.

Перша в Радянському Союзі вітроелектростанція потужністю 8 кВт була побудована в 1929-1930 р. біля Курська, згідно проекту інженерів А. Г. Уфімцева і В. П. Ветчинкіна. Через рік в Криму була побудована велика ВЕС потужністю 100 кВт., яка була для тої епохи найбільшою вітроелектростанцією в світі. Вона успішно проробила 1942 р., втім в епоху війни була зруйнована. Разом з цим широко використовувалися невеликі вітрогенератори, потужністю до декількох кіловат. Річне виробництво вітродвигунів потужністю до 5 кВт на Херсонському заводі сільськогосподарських машин досягало 2 тисяч в рік. Взагалі ж в 30-х роках розвитку вітроенергетики в Радянському Союзі приділялася значна увага, досліджувалися і розроблялися нові типи вітродвигунів. Але в 40-х роках навчилися використовувати атомну енергію, в 1954 році під Москвою була побудована перша в світі атомна електростанція, і в цій ейфорії нових можливостей про використання енергії вітру забули на 40 років.

В кінці 80-х років, в умовах після Чорнобильської катастрофи і одночасно наростаючої енергетичної кризи, зростає статус вітроенергетики в світі як екологічно чистого джерела енергії. В Радянському Союзі оновилися роботи над створенням ефективних вітрогенераторів потужністю 30, 60, 100, 250, 1000 і навіть 1500 кВт. У 1986 році під Києвом була споруджена перша експериментальна ВЕС потужністю 160 кВт. У 90-х роках планувалося будівництво ряду вітроелектростанцій поблизу Ленінграда (25 мВт), в Казахстані (15 мВт), Криму (12,5 мВт), Дагестані (6 мВт), однак після розвалу СРСР ці плани не реалізувалися.

Значні успіхи в створенні ВЕС були досягнуті і за кордоном. У багатьох країнах Західної Європи побудовані досить великі установки в 100-200 кВт. У Франції, Данії і в деяких інших країнах були введені в експлуатацію ВЕС із номінальними потужностями понад 1 МВт.

Найширший розвиток вітроенергетика отримала в США. Ще в 1941 р. там була побудована перша ВЕС потужністю 1250 кВт. У 1978 р. в США була створена перша експериментальна ВЕУ мегаватного класу з розрахунковою потужністю 2 МВт.

Сьогодні в деяких промислово розвинених країнах потужність вітроелектростанцій досягає помітних значень. Так, в США виробляється більше 1,5 млн. кВт. вітрові електростанції, в Данії виробляють близько 3% спожитої країною енергії; найбільша потужність ВЕУ в Швеції, Нідерландах, Великобританії і Німеччині.

У міру вдосконалення обладнання ВЕУ і наростання обсягу їх випуску вартість ВЕУ, а отже і вартість виробленої ними електроенергії знижуються. Якщо в 1981 р. вартість електроенергії виробленої ВЕУ, складала приблизно 30 американських центів за 1 кВт/год, то нині вона складає 6-8 центів. З урахуванням того, що лише в 2001 р. в США велися роботи на чотирьох великих вітрових фермах із спільною потужністю приблизно 200 МВт, стає ясно, яке плановане Департаментом Енергетики США зниження вартості вітрової електроенергії.

У багатьох розвинених країнах існують Державні програми розвитку поновлюваних джерел енергії, в тому числі і вітроенергетики. Завдяки цим програмам фінансуються науково-технічні, енергетичні, екологічні, соціальні і освітні програми. Генераторами проектів поновлюваних джерел енергії в Європі є дослідницькі центри (Riso, SERI (у даний час NREL), Sandia ecn, TNO, NLR, FFA, D(FV) LR, CIEMAT і ін.), університети і зацікавлені компанії.

У 1994 році в Мадриді для конференції «Генеральний привід розвитку поновлюваних джерел енергії в Європі» країнами Європейського Союзу була прийнята декларація. У ній були сформульовані цілі згідно досягненню 15% рівня використання поновлюваних джерел енергії в спільному вжитку енергії в країнах Європейського Союзу до 2010 р. У 1994 р. в країнах Європейського Союзу встановлені потужні сонячні батареї, міні гідроелектростанції і вітроенергетичні установки.

Поставлені цілі досягаються вирішенням задач в області політики, пільгового податкового законодавства, державної фінансової підтримки внаслідок науково-технічних програм, пільгового кредитування, створення інформаційної мережі, системи освіти, стажувань, просування високих технологій, створення робочих місць для виробництвах.

Прогноз складений на підставі аналізу темпів приросту встановленої потужності різних видів поновлюваних джерел енергії в країнах Європейського Союзу. Частка вітрової енергії досить бути згідно песимістичній оцінці 15%, згідно оптимістичній оцінці 16%.

Найбільш ефективними згідно нарощуванню сумарних потужностей вітростанцій є програми країн Європи, Китаї, Індії, США, Канади.

Щорічна потужність встановлених вітростанцій в країнах Європи складає 400 МВт. Більше 10 найбільших банків Європи інвестують вітроенергетичну індустрію. Більше 20 великих Європейських приватних інвесторів фінансують вітроенергетику.

Програма розвитку вітроенергетики на прикладі Німеччини

З середини ХХ століття кам'яновугільна промисловість, довгий час становила основу енергетики Німеччини, знаходиться в стані глибокої структурної кризи. Дорогий німецький вугілля не витримав конкуренції з боку вугілля з Колумбії, Польщі, ПАР. Та й самі німці явно воліли інші заняття вдихання вугільного пилу і іншим небезпекам роботи в шахті. До 2002 число діючих шахт скоротилася до 12: з великого експортера вугілля країна перетворилася на імпортера, на 70% залежить від ввезеного сировини.

Проте вже до початку XXI століття сектор альтернативної енергетики в Німеччині зріс до 6% у загальному енергобалансі. Багато в чому це стало можливо завдяки енергетичному закону 1991 (Stromeinspeisungsgesetz), що створив перші фінансові стимули для розвитку вітряної енергетики. Переваги StromEinspG розвинув Закон про поновлюваної енергії 2000, який затвердив пріоритет ВДЕ (відновлюваних джерел енергії) на внутрішньому енергетичному ринку країни і поставив задачу за 10 років подвоїти обсяги виробництва альтернативної енергії. На енергопостачальні компанії було покладено обов'язок подавати альтернативну енергію в повному обсязі і за гарантованими цінами. Таким чином, вітропарки та інші альтернативні генеруючі установки отримали пріоритетне право підключення до найближчої електромережі і гарантію закупівлі всього отриманого струму за цінами не нижче встановлених законом. В результаті до 2009 року в сектор відновлюваної енергетики було інвестовано близько 20 млрд євро, створено понад 300 тисяч робочих місць. Аналогічні закони були прийняті не тільки в Німеччині, але і в Іспанії та Данії. Сьогодні саме ці три країни виробляють 75% всієї вітрової енергії в Європі.

У 2010 році вітрогенератори справили вже 7% всієї енергії в Німеччині, а в цілому відновлювальна енергія склала більше 10% від загального енергобалансу. У деяких федеральних землях, таких як Саксонія-Анхальт, Мекленбург-Форпоммерн і Шлезвіг-Голштейн, частка вітрової енергетики вже перевищує 40%. Звичайно, роль традиційної енергетики і раніше велика: в основному, це вугілля та атом. Після довгих дискусій було вирішено, що саме атомна енергія буде використовуватися в якості «перехідної» технології на шляху до повного CO2-нейтралітету. За словами міністра навколишнього середовища ФРН Норберт Реттген: «Ядерна енергетика і в коаліційному договорі, і в урядовій філософії розглядається як перехідний етап, а не як довгострокова енергетична перспектива». До 2020 року всі країни Євросоюзу зобов'язані на 20% забезпечити себе відновлюваною енергією.



2. Використання енергії вітру у світі та основні переваги вітроенергетики

Статистика по використанню енергії вітру. До початку 2015 року загальна встановлена потужність всіх вітрогенераторів склала 369 гігават. Середнє збільшення суми потужностей всіх вітрогенераторів у світі, починаючи з 2009 року, становить 38-40 гігават за рік і обумовлено бурхливим розвитком вітроенергетики в США, Індії, КНР і ФРН.

У всьому світі в 2008 році в індустрії вітроенергетики були зайняті більше 400 тисяч чоловік. У 2008 році світовий ринок обладнання для вітроенергетики виріс до 36,5 мільярдів євро, або близько 46800 млн американських доларів.

У 2010 році в Європі було сконцентровано 44% встановлених вітряних електростанцій, в Азії - 31%, в Північній Америці - 22%.

У 2014 році 39% електроенергії в Данії вироблялося з енергії вітру.

У 2014 році вітряні електростанції Німеччини виробили 8,6% від усієї виробленої в Німеччині електроенергії.

У 2009 році в Китаї вітряні електростанції виробляли близько 1,3% електроенергії країни. У КНР з 2006 року діє закон про відновлювані джерела енергії. Передбачається, що до 2020 року потужності вітроенергетики досягнутий 80-100 ГВт.

У грудні 2014 року вітроенергетика забезпечила 164% електрики, споживаного домогосподарствами Шотландії. 28 жовтня 2013 вітрогенератори Данії справили 122 відсотка від споживаної електрики. Португалія та Іспанія в деякі дні 2007 з енергії вітру виробили близько 20% електроенергії. 22 березня 2008 в Іспанії з енергії вітру було вироблено 40,8% всієї електроенергії країни.

Існує чимало переваг вітроенергетики, включаючи енергетичні, екологічні, економічні. Сумарна кінетична енергії вітру в світі може бути оцінена як у 80 разів вища від сумарного енергоспоживання людиною! І хоча для енергетичних потреб може бути використана лише певна частка від цього загального показника, майбутній розвиток самої технології має величезний потенціал.

Переваги для довкілля. Відновлювальне джерело енергії, що зменшує залежність від викопного палива, скорочує рівень викидів парникових та інших шкідливих газів і сприяє боротьбі зі зміною клімату.

Економічні переваги. Енергія вітру доступна практично в будь-якій країні й не залежить від коливання цін на викопне паливо, запаси якого невпинно скорочуються. За останні десятиріччя вартість вітрових електроустановок (ВЕУ), витрати на їх встановлення і обслуговування значно знизилися. В майбутньому ці витрати продовжуватимуть зменшуватися. Встановити невелику ВЕУ можуть дозволити собі навіть кінцеві споживачі, особливо в тих країнах, де існують дотації та пільги на розвиток вітроенергетики. Наприклад, у США існує система стимулювання, коли споживач, який за рахунок вітрових електроустановок виробляє більше енергії, ніж здатен спожити, може продавати її в енергетичну мережу за підвищеним тарифом.

Розширення світового ринку вітроенергетики призвело до значного падіння цін на енергію, що виробляється вітром. Сучасні ВЕУ щорічно виробляють у 180 разів більше електроенергії, ніж 20 років тому. При цьому кіловат виробленої енергії подешевшав щонайменше вдвічі. При вдалому розташуванні вітроенергетичні станції можуть конкурувати за економічними показниками з атомними і тепловими електростанціями (АЕС і ТЕС відповідно).

Сучасна вітроенергетика є однією з найбільш розвинених і перспективних галузей відновлюваної енергетики. У Програмі ООН із розвитку світової енергетики, зокрема, підкреслено, що в XXI сторіччі розвиненими будуть ті країни, в яких інтенсивно розвивається вітроенергетика. Відповідно до оцінок Всесвітньої енергетичної ради з “мінімального” і “максимального” варіантів розвитку відновлюваної енергетики, внесок вітрової енергетики в загальне виробництво енергії в світі у 2020 році становитиме 122 і 307 млн. т умовного палива відповідно. Наразі вітроенергетика розвивається у більш ніж 30 країнах. Великі вітроенергетичні проекти реалізовують у Китаї, Швеції, Ірландії, Новій Зеландії, Швейцарії, Канаді, Німеччині, США, Іспанії, Данії. Після 2001 року встановлена потужність вітрових електростанцій у світі збільшилася більш ніж у 6,6 разів: із 24 322 МВт до 159 213 МВт (на кінець 2009 року).

3. Основні недоліки та обмеження

Географічні обмеження. Одне з основних обмежень розвитку вітроенергетики - це необхідність розташування установок у певних районах із високою інтенсивністю вітру. Інше обмеження полягає в необхідності виведення з експлуатації земель, які могли б бути використані під інші види господарської та природоохоронної діяльності. Але витрати землі на вітрові електростанції є набагато меншими, ніж на електростанції традиційних типів.

Економічні недоліки. Відносно високі питомі інвестиції у вітроенергетичні проекти в порівнянні з традиційними галузями енергетики, що працюють на викопному паливі.

Вітер дме майже завжди нерівномірно. Виходить, і, генератор працює досить нерівномірно, віддаючи то більшу, то меншу потужність, струм виробляється дуже змінною частотою, а часом і зовсім припиниться. Для вирівнювання струму застосовують акумулятори, але і дорого, і мало ефективно.

Інтенсивність вітрів сильно відрізняється і від геогафічного розташування турбіни. ВЕС доцільно будувати в таких місцях, де середньорічна швидкість вітру вище 3,5--4 м/с для невеликих станцій і вище 6 м/с для станцій великої потужності.

Здавалося б, якщо вітер дме безкоштовно, виходить, і електроенергія повинна бути дешевою. Але це далеко не так. Річ в тім, що будівництво великого числа вітроагрегатів вимагає значних капітальних витрат, які входять складовою частиною в ціну виробленої енергії. При порівнянні різних джерел, зручно зіставляти питомі капіталовкладення, тобто витрати для виробництва 1 кВт. виробленої потужності. Для АЕС ці витрати рівні близько 1000 руб/кВт. В той же час, Радянська вітроустановка АВЕ-100/250, здатна виробити потужність 100 кВт, стоїть 600 тис. крб. (у цінах в 1989 р.), тобто для неї капзатрати складають 6000 руб./квт. А якщо врахувати, що вітер не завжди дме з такою швидкістю, і середня потужність виявляється в 3-4 рази менше максимальною, то реальні капзатрати складуть порядку 20 тис.руб./квт, який в 20 раз вище, ніж для АЕС.

Екологічні недоліки:

· шумові впливи;

· можлива шкода для птахів, кажанів, деяких інших видів тварин;

· стробоскопічний ефект у північних регіонах;

· системи вітроелектростанцій займають дуже великі площі.

Великі вітродвигуни обертаються з швидкістю близько 30 зворотів в секунду. Це близько до частоти синхронізації телебачення. Тому великі вітродвигуни можуть мішати прийому передач на відстані до 1,6 км. При використанні лопатей із скловолокна, які виявилися дешевшими металевих, відстань перешкод зменшується приблизно удвічі. Та справа йде лише про великі вітродвигуни, і можна чекати, що це не буде проблемою для менших двигунів.

Літературні джерела свідчать, що основними потенційно небезпечними видами впливу ВЕУ на птахів є такі:

· Зіткнення з рухомими лопатями ВЕУ, із частинами суміжних конструкцій, зокрема лініями електропередач, або з повітряним потоком за турбіною, що може призводити до поранення збільшення смертності;

· Турбування, пов'язане з переміщенням із зони навколо ВЕУ або з усієї території навколо вітрової електростанції (ВЕС). У результаті вимушеного переміщення, якщо птахи не в змозі знайти альтернативні придатні місця існування, може спостерігатися зменшення успішності розмноження або виживання. Турбування може бути викликане також у період будівництва.

· Бар'єри переміщенню, що порушують екологічні зв'язки між територіями живлення, зимівлі, розмноження та линяння, а також подовжений час перельотів, пов'язаний із переміщенням навколо ВЕУ, що призводить до збільшення споживання енергії та може знижувати пристосованість до умов існування.

· Зміна або втрата місць існування внаслідок розміщення ВЕУ або допоміжних і суміжних конструкцій.

Багато з описаних проблем можна вирішити в процесі розвитку технології, проте питання негативного впливу на популяції птахів вимагає подальшого вивчення і врахування при плануванні вітроенергетичних проектів.

4. Дослідження вітроенергетичних ресурсів в Україні та перспектива їх розвитку

За оцінками вчених Інституту електродинаміки й Інституту відновлюваної енергетики НАНУ, наша країна має значний потенціал в області відновлюваних джерел енергії, однак при цьому немає чіткої, спрямованої на їхній розвиток, державної політики. Ще у 1996 році Президент підписав Указ “Про будівництво вітрових електростанцій”. До нього розроблено й затверджено Кабміном “Комплексну програму будівництва вітрових електростанцій”. Зокрема, було передбачене збільшення оптового тарифу на електроенергію на 0,75%, з наступним спрямуванням цих коштів на будівництво вітрових електростанцій і виробництво сучасного вітроенергетичного обладнання.

Основна частина вітроагрегатів, що використовуються на електростанціях, починає виробляти електроенергію при швидкості вітру 5 м/с. Саме такою є середньорічна швидкість вітру в Карпатському, Причорноморському, Приазовському, Донбаському, Західно-Кримському, Східно-Кримському регіонах країни. Сьогодні в Україні працює шість вітрових електростанцій: Аджигольська, Асканієвська, Донузлавська, Новоазовська, Сакська й Трускавецька ВЕС. Їхня загальна потужність, що генерується, становить трохи більше 70 МВт.

Для порівняння варто відзначити, що це менше одного енергоблоку теплової електростанції. За оцінками вчених, теоретичний вітропотенціал території України становить 330 млн. МВт, що більш ніж у 6 000 разів перевищує загальну потужність, що генерується, нашої енергосистеми. Реальною перспективою для України є створення вітрових потужностей, які генеруються, в розмірі 16 000 МВт (в еквіваленті це 16 атомних енергоблоків). Слід зазначити, що у світі вітрова енергетика розвивається досить інтенсивно й у деяких країнах випереджає за показниками інші енергетичні галузі. Лідируючими країнами в освоєнні енергії вітру є США, Німеччина й Данія.

Україна здатна ефективно використовувати енергію вітру в окремих зонах при середньорічній швидкості вітру понад 4-5 м/с. Такі швидкості, достатні для будівництва ВЕС мають: Хмельницька і Волинська області, Азово-Чорноморське узбережжя (Донецька і Херсонська), зони на Кіровоградщині та Дніпропетровщині, вітрові зони в Харківській області, Криму (Керченський і Тарханкутський півострови, окрайка Ай-Петринської яйли, повернута до Чорного моря), Карпатах.

У світі Україна займає 14 місце за встановленою потужністю вітроагрегатів. Тоді як Росія - лише 34-те. У переліку вітроагрегатів, що використовуються в Росії, залежно від їхніх споживчих якостей перше місце займають агрегат USW 56-100 (виготовляється на Південному машинобудівному заводі (ПМЗ)) і АВЕ-250С (спільна українсько-російська розробка, виробництво - ПМЗ). Росія поки що не поспішає будувати ВЕС з агрегатами більшої потужності, і для цього існує ряд об'єктивних причин.

Україна також іде поетапним шляхом. Спочатку було налагоджено серійне виробництво USW 56-100 (максимальна потужність 107,5 Квт.). У США таких експлуатується кілька тисяч. При серійному виробництві на ПМЗ розроблена і впроваджена нормативна база щодо вітроенергетики, впроваджені нові для країни технології. Набуто практичного досвіду будівництва ВЕС. За час експлуатації USW 56-100 в Україні складена реальна карта її вітропотенціалу. Справді не буває поганих вітроагрегатів, бувають неправильно вибрані ділянки вітрополя.

Усі без винятку українські ВЕС (Донузлавська, Сакська, Новоазовська, Тарханкутська, Трускавецька) оснащуються ліцензійними вітроагрегатами, виготовленими Південним машинобудівним заводом, і перебувають на етапі будівництва. На цьому ліцензійному обладнанні досягнута вартість виробництва вітрової електроенергії на світовому рівні - чотири центи за кіловат. Жодна інша електростанція (ГЕС, ТЕС, АЕС) не виробляє електроенергії до повного завершення будівництва, позаяк рентабельність і прибутковість досягаються лише при експлуатації 100 відсотків їхньої проектної потужності. До того ж у вартість виробництва електроенергії на ГЕС, ТЕС, АЕС не входять затрати, пов'язані з затопленням заплав річок, витрати на утилізацію золи, збереження і переробку ядерних відходів.

Середньорічна швидкість вітру в приземному шарі на території України досить низька - 4,3 м/с. Багато вітрогенераторів починають виробляти промисловий струм починаючи з швидкості вітру 5 м/с. Якщо враховувати, що вони можуть використовувати енергію вітру до висоти 50 м (на деякій висоті від поверхні швидкість вітру зростає), то енергетичний потенціал на території України складає гігантську величину - 330 млрд. кВт і перевищує встановлену потужність електростанцій України в 6 тисяч разів. Зрозуміло, ніхто не допускає думки про спроможність його цілковитого використання, та все одно ця величина вражає. Хоча, слід зазначити, що це орієнтовні розрахункові дані, оскільки прямі вимірювання швидкості вітру на висотах вище за щоглу флюгера поодинокі.

Вітрові умови району щодо використання вітру визначаються вітроенергетичним кадастром, який включає різні показники швидкості вітру, обумовлені результатами багатолітніх спостережень: середньорічні і середньомісячні швидкості вітру; повторюваність швидкості вітрових напрямів протягом року, місяця, доби. За оцінками експертів, Україна має ще великий вітропотенціал (за оптимістичним прогнозом, до 1000 млн кВт). Комплексна програма розвитку вітроенергетики України, яка зараз реалізується, передбачає потужність вітроелектростанцій (ВЕС) - 16 млн кВт, зокрема в західному реґіоні - 3 млн кВт. Сьогодні потужність ВЕС в Україні складає менше ніж 50 МВт, тоді як загальна потужність усіх електростанцій - 54 млн кВт - у тисячу разів більша. Проте, за словами голови спостережної ради ВАТ «Львівобленерго» Ярослава Шпака, «в перспективі ми можемо мати значно більшу частку ВЕС в енергетичній системі України».

Держави світу, які сьогодні активно розвивають вітроенергетику, перейшли на потужності окремих генераторів від 1000 до 3 000 кВт, які мають коефіцієнт корисної дії близько 30% і більше. Натомість в Україні використовують генератори меншої потужності й менш ефективні. Розрахунки показують, що капіталовкладення на 1 кВт потужності за умови закупівлі імпортних машин - 1500 євро. Якщо налагодити їх виготовлення в Україні, то ця цифра зменшиться до 1100 євро. За таких умов середня собівартість виробленої електроенергії на вітроагрегатах буде коливатися від 1,7 до 2,0 цента, що є достатньою привабливою величиною. За терміну окупності 30 років електроенергію ВЕС можна продавати по 3 центи за кВт/годину. Проте, якщо термін окупності зменшити до 10 років, то ціну на електроенергію треба збільшити до 6 і більше центів, та й то у разі, коли кошти на будівництво вдасться залучити за нульовою річною ставкою. За 10% кредитів для окупності за 10 років тариф становитиме 7 центів за кВт/год і більше. До речі, в Німеччині новозбудовані вітроелектростанції продають електроенергію по 8,5 цента.

На думку голови спостережної ради ВАТ «Львівобленерго» Ярослава Шпака, вітроенергетику слід розвивати за розробленою програмою - будівництво ВЕС, які виробляються в Україні, незалежно, власної розробки чи ліцензійної, та освоєння нових типів розробок потужністю 1500, 2000 кВт. Паралельно з цим, за рахунок централізованого фонду розвитку електроенергетики (сьогодні спеціальний фонд Держбюджету) треба виділити суму до 10 млн євро на рік для фінансування (до 30%) разом з комерційними кредитами будівництва пілотних ВЕС потужністю до 5 МВт зі зразків імпортного обладнання потужністю 1500, 2500, 3000 кВт в різних зонах України для освоєння різних видів вітроустановок і оцінки ефективності їх роботи. Масове будівництво ВЕС в Україні, за словами Шпака, слід розпочинати з 2020 року.

Львівська область має добрі перспективи розвитку вітроенергетики. У гірській частині середньорічна швидкість вітру на висоті 10 м становить 5,5-6 м/с; технічно досяжний потенціал вітру на висоті 30 м - 620 кВт / год / кв. м, на висоті 100 м - 1150 кВт / год. / кв. м. Це підтверджує також робота збудованої 1997 року Трускавецької вітроелектростанції на горі Бухів (Східницька ВЕС) потужністю 750. Перспективними вважають також рівнинні території Яворівського, Мостиського та Золочівського районів (середньорічна швидкість вітру на висоті 10 м - 4,5 м / с). Перспективними планами використання відновлювальних та нетрадиційних джерел енергії на Львівщині до 2020 року передбачається будівництво вітрових електростанцій загальною потужністю 400 МВт.

Щодо територій, на яких будівництво ВЕС мало б найбільшу ефективність, то це райони Орівського гірського хребта (Сколівський район) - 25...30 МВт, села Рибник (Дрогобицький район) - 4 МВт, села Опака (Дрогобицький район) - 6 МВт, села Ісаї (Турківський район) - 14 МВт, села Явора (Турківський район) - 35 МВт, Оровий та Верхній Оровий хребти (Старосамбірський район) - 65 МВт, а також пагорби в Золочівському районі.



5. Вітроенергетичні установки

Вітер утворюється в результаті нерівномірного нагрівання поверхні Землі Сонцем. Потужність вітрового потоку пропорційна площі, яку пересікає вітровий потік, і швидкості вітру в кубі. Вітроенергетичні ресурси у США і країнах Європи класифікують в залежності від середньорічної швидкості або середньорічної питомої потужності вітру на висотах 10 і 50 м від поверхні землі.

Принцип дії всіх вітроустановок один: під напором вітру обертається вітроколесо з лопатями, яке передає крутильний момент через систему передач валу генератора, що виробляє електроенергію. Реальний к.к.д. кращих вітрових колес досягає 45% у разі стійкої роботи при оптимальній швидкості вітру. вітер енергетика вітроустановка

Існують дві принципово різні конструкції вітроенергетичних установок (ВЕУ): з горизонтальною і вертикальною віссю обертання.

Мал. 1. Конструктивна схема ВЕУ з горизонтальною віссю обертання: 1 - робоча лопать; 2 - трансмісія; 3 - віндроза; 4 - башта; 5 - вал відбору потужності; 6 - електрогенератор



Конструктивна схема ВЕУ з горизонтальною віссю наведена на мал. 1. Основними елементами установки є вітроприймальний пристрій (лопаті), редуктор передачі крутильного моменту до електрогенератора, електрогенератор і башта.

Вітроприймальний пристрій разом з редуктором утворюють вітродвигун. Завдяки спеціальній конструкції лопатей в повітряному потоці виникають несиметричні сили, які створюють крутильний момент. Оскільки вітер може змінювати свою силу і напрям, вітрові установки обладнуються спеціальними пристроями контролю і безпеки.

Ці пристрої складаються з механізмів розвороту вісі обертання за вітром (віндроза), нахилу лопатей відносно землі при критичній швидкості вітру, системи автоматичного контролю потужності та аварійного відключення для установок великої потужності.

Найчастіше на ВЕС (мал. 2) використовується трилопатеве вітроколесо з горизонтальним розташуванням вісі ротора.

Удосконалення відбуваються шляхом збільшення розмірів лопатей, покращення техніко-економічних показників енергетичного обладнання і електронного управління, використання композитних матеріалів і застосування більш високих башт.

Деякі ВЕУ функціонують зі змінною швидкістю або взагалі не використовують редуктор і працюють за методом прямого приводу. Так, при потужності ВЕУ 2,5 МВт діаметр лопатей вітроколеса досягає 80 м, а висота башти більше 80 м.

ВЕУ з вертикальною віссю обертання мають переваги перед установками з горизонтальною віссю, які полягають у тому, що зникає необхідність у пристроях орієнтації на вітер, спрощується конструкція і знижуються гіроскопічні навантаження, обумовлені додатковим напруженням в лопатях, системі передачі та інших елементах установки.

На сьогодні розроблена і використовується значна кількість схем перетворення енергії вітру в електричну енергію постійного чи змінного струму або для виконання механічної роботи.

Мал. 2. Вітрова електростанція Shiloh II (США, штат Каліфорнія) введена в дію в лютому 2009 року

Основними недоліками ВЕС є:

* Непостійне і нерівномірне вироблення електроенергії як протягом доби, так і за сезонами року, що пов'язано з наявністю вітру і його швидкістю.

* Використання значних площ земельних ресурсів. Так, для ВЕС потужністю 1000 МВт треба загальна площа 70-200 км2, хоча більша частина цих земель може бути використаною в сільському господарстві та ін. (сама ВЕС займає 1% загальної площі). При використанні ВЕС морського базування цей недолік зникає.

Кількість води, яка нераціонально використовується вранці.

за 10 днів в середньому: 5,2 літрів

за рік 5,2*365=1898 літрів

так як вартість 1 куб. м. води в Києві становить - 14,86 грн.

1 куб. м. це 1 000 літрів,

то за рік сума яка, сплачується за нераціональне використання води вранці (у моєму випадку) становить: 1,898*14,86=28,20 грн.

Проаналізувати скільки зайвих речей я купую (за 10 днів):

Всього за 10 днів було потрачено:103,21 злотих.

Провівши аналіз покупок можна зробити висновок що 40% покупок можна вважати зайвими речами.

Кількість дерев, посаджених мною за життя.

Для отримання однієї тонни паперу потрібно переробити 17 дерев, я за своє життя посадила приблизно 7 дерев.



Висновок

Розвиток та використання альтернативних та відновлювальних джерел енергії (вітрової і сонячної енергії, біопалива, тощо) є вагомим фактором для зміцнення енергетичної безпеки та зменшення негативного техногенного впливу на навколишнє природне середовище. Важливість розвитку альтернативної енергетики є очевидною, адже вона відіграє вирішальну роль у зменшенні парникових викидів, знижені негативного впливу на довкілля, підвищує безпеку енергопостачання, допомагає зменшити залежність від імпорту енергії. Вітроенергетика є однією з найперспективніших галузей енергетики, яку необхідно розвивати на державному рівні. Вона відіграє важливе значення в розвитку країн світу, оскільки надає дешеву електроенергію для функціонування галузей господарства. Основним фактором, який впливає на потенціал вітроенергетики, є потужність та періодичність вітру в певних регіонах, також важливе значення має науково-технічний прогрес та економічний розвиток. Також слід пам'ятати те, що на відміну від викопних ресурсів, вітроенергетика не є небезпечною для довкілля та не заважає фермерській роботі, а навпаки має ряд переваг. Найголовнішим, на мою думку, є те що вітроенергетика є дуже перспективним видом енергії. Урядами багатьох країн зараз прийнято законопроекти та плани розвитку саме вітроенергетики. Людство починає розуміти, що паливні ресурси Землі скоро вичерпають себе, а без енергії життя повернеться на мільйони років назад, тому і шукає шляхи розв'язання цієї глобальної енергетичної проблеми.

Отже, майбутнє саме за вітровою енергетикою. Незважаючи на те, що зараз найбільша увага приділяється атомній енергетиці, я вважаю, що вже дуже скоро людство прагнутиме до «чистої» енергетики, до того ж, така енергетика може стати рентабільнішою за традиційну.



Список використагих джерел

1. "Енергія",/Под ред. Д. Девінса, М.: Энергоатомиздат, 2004.

2. "Нетрадиційні поновлювані джерела енергії",/В. А. Брилева, Л. Б. Воробйова, Мн., 2001.-140.

3. Адаменко О., Височанський В., Льотко В. Альтернативні палива та інші нетрадиційні джерела енергії./ Під ред. Д. т. н. В. Льотко. -- Івано-Франківськ, Полум'я, 2000.-335.

4. Алексєєв Б.А. Міжнародна конференція по вітроенергетиці / Електричні станції. 2010.- №9.-25 с.

5. Бабієв Г.М., Дероган Д.В., Щокін А.Р. Перспективи впровадження нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії . // Електричний журнал. - Запоріжжя: ВАТ "Гамма", 2004. -№1.-215 с.

6. Бар'яхтар В., Кухар В., Пальшин Г. Енергетика України у контексті загальносвітових тенденцій // Вісн. НАН України. 2004. - № 7 .- 314 с.

7. Дероган Д.В., Щокін А.Р. Перспективи використання енергії та палива в Україні з нетрадиційних та відновлюваних джерел.//Бюл. "Новітні технології в сфері нетрадиційних і відновлюваних джерел енергії", Київ: АТ "Укренергозбереження". 2009.-№2.- 18 с.

8. Поляков В.К. «Вітер як частина світової природної енергетики» М. Знание. 2002г.-315с.

9. Соболь Я.Г. "Вітроенергетика" в умовах ринку (1992-1995 р.) / Енергія: Екон., техн. екол. 2009.-№11. -24 с.

10. Кустовська А. Д. Альтернативні палива : навч.-метод. посіб. / А. Д. Кустовська, С. В. Іванов, О. І. Косенко; Нац. авіац. ун-т. - К., 2007. - 268 c. - Бібліогр.: с. 263. - укp.

Размещено на Allbest.ru