Доклад: Возможности ветроэнергетики в Российской Федерации

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Всемирная ветроэнергетическая ассоциация (WWEA)

Международный семинар "Региональные возможности и проблемы возобновляемой энергетики России", 14-15 апреля 2006 г.

Возможности ветроэнергетики в Российской Федерации

Дмитриев Г.С., вице-президент

С появлением паровой машины позиции возобновляемой энергетики, столетиями лидировавшей в мировом хозяйстве, были, как казалось, безвозвратно потеряны. Труд человека, животных, стока рек, ветра, (с небольшой долей сжигаемой древесины, торфа и угля в объёмах, могущих ещё рассматриваться как возобновляемые) были быстро вытеснены энергией пара, двигателей внутреннего сгорания, потом - атомной энергией. И, казалось, так будет до полного исчерпания ископаемых топливных ресурсов и залежей урана. Но в 70 х-80х годах 20 века первый и второй топливные кризисы продемонстрировали развитым странам Европы и Америки насколько хрупко их благополучие, основанное на импортной нефти и газе. К тому времени - к середине 80х годов - в большинстве развитых стран мира энергобаланс складывался приблизительно в следующих пропорциях: 6-16%% - крупные и средние гидроэлектростанции, 6-50%% - атомные электростанции (большая доля только во Франции и Японии), 85-75%% - электростанции на ископаемых топливах. Транспорт практически 100% использовал различные производные нефти. Другие типы возобновляемых источников энергии, названные тогда же нетрадиционными, находились в зачаточном состоянии (менее 1%). К ним мы относим сейчас такие источники энергии, как прямой солнечный свет, солнечное тепло, биомасса, энергия ветра, тепло океанов, геотермальная энергия, энергия приливов и прибоев, энергия малых рек.

В то время эти направления нетрадиционной энергетики начали рассматривть всерьез в Западной Европе и США, но не в СССР, который тогда, как и сейчас Россия, считал и считает эти отрасли энергетики только принадлежностью «малой» энергетики, способной решать только местные локальные задачи удаленных от централизованной сети и сети поставок топлива малых изолированных потребителей. К тому же тогда эти источники действительно дорого стоили - так удельная мощность ветроагрегатов и малых ГЭС мощностью до 100 кВт составляла от 5 до 3 тысяч долларов за киловатт, а остальных источников, и особенно - прямого преобразования солнечного излучения в электричество, и того дороже.

При этом величина возобновляемых ресурсов энергии значительно превосходит объём потребления энергии всем населением Земли как сейчас, так и в будущем.

Таблица 1 Оценка глобального потенциала возобновляемой энергии на поверхности Земли [1]

Итак, ресурсы энергии практически необозримы, и со стороны ресурсной базы ограничений нет. Если мы сравним её с современным потреблением энергии в мире - эта величина составляет 13 ТВт, то увидим, что только Солнце даёт 179000 ТВТ, что больше всех доказанных запасов топливных ресурсов в 160 раз. Или в 14000 раз больше, чем производят электроэнергии все электростанции Земли!

При этом по поверхности Земли эти ресурсы распространены значительно равномернее и доступнее, чем залежи угля, нефтяные и газовые месторождения или уран.

Рис. 1. Распределение возобновляемых ресурсов на Земле (в млрд.т.у.т.)

За последние 20 лет удельная стоимость ветроэнергетических установок уменьшилась в 5 раз - с 5000 - 3000 долларов США до 1000 - 600 долларов США за киловатт установленной мощности. Единичные мощности ВЭУ вырасли с 20 КВт до 3000 кВт для серийных машин и до 5 МВт для пилотных ВЭУ. В этом смысле ветроэнергетика подходит к своим пределам, в качестве которых можно назвать единичная мощность ВЭУ - 10 МВт, а удельная стоимость - 450 доллара за киловатт. При этом высота башен ВЭУ уже достигает 100 - 120 метров, а диаметр рабочих колес - 90-100 метров!

Процесс постепенного перехода мировой энергетики на возобновляемые рельсы уже начался. Это понимает вся Европа, отчасти в США, очень этого хотят страны, не обладающие запасами топлив - такие, как Франция и Япония. Понимание отражается в статистике роста установленной мощности всего одной из составляющих - ветроэнергетики. Так в США только за три последних года, при том, что президент Буш призвал к переоценке взгляда на атомную энергетику, установлено около 4500 МВт ветроагрегатов, или почти столько же, сколько было установлено за все предыдущие десятилетия до 2003 года (В настоящее время 9149 МВт). В Германии и Испании за эти же три года было введено в действие более 12600 МВт (при том что полная мощность ветроустановок Германии составляет на конец 2005 г. 18427 МВт, а в Испании - 10027 МВт)! В Дании доля ветроэнергетики в балансе мощности и энергии достигла 15%! Установленная мощность ВЭУ в Японии достигла 1040 МВт, а во Франции - 757 МВТ! [2] И это в тех странах, которые, по мнению наших отечественных энергетиков, являются полными апологетами развития АЭС. У нас суммарная мощность всех ВЭУ составляет только 15 МВт! И это при том, что Россия обладает наибольшими ресурсами ветровой энергии в мире, и, главное, они никогда не закончатся! В очень интересной работе Грегора Чижа [3] , из Германии, сделана оценка возможности построения крупнейшей международной энергосистемы, базирующейся полностью на возобновляемых источниках. Эта система территориально включает в себя северную Африку, ВСЮ Европу, Ближний Восток и европейскую часть России. Конечно, сейчас это смотрится и воспринимается, как совершенно фантастический проект, но совсем немного времени нас отделяет от того, когда этот проект начнёт реализовываться и не от сумасшедшей фантазии ученых, а в силу необходимости - запасы топлива конечны и конечны достаточно быстро!

Рис.2 Принципиальная предлагаемая схема линий электропередач для энергосистемы, полностью основанной на возобновляемых источниках энергии [3]

Таблица 2 Динамика развития ветроэнергетики за последние годы в некоторых странах мира (МВт)

В моем выступлении, в силу представляемой мною организации - Всемирной Ветроэнергетической Ассоциации (WWEA), львиная доля внимания будет уделена энергии ветра. Но необходимо сказать несколько слов и о других возобновляемых источниках. Из всех перечисленных выше нетрадиционных источников наибольшие перспективы имеет для России биотопливо. Это для России и для многих других стран мира наиболее реальный и дешевый возобновляемый ресурс. Но в лесопильном производстве России теряется до 50% древесины. А потом ещё половина от оставшейся теряется при деревообработке и производстве мебели. Доля энергетического использования его позорно низка, а доля сгнивающих остатков - опилок и щепы - позорно велика! На площадках заготовки и распила древесины образовались многометровые по глубине гниющие болота из опилок, и с подобными «складами» уже ничего нельзя сделать. Но хуже того, что до сих пор почти ничего не предпринимается для производства пеллет и в настоящее время.

А в Швеции доля природного газа составляет всего около 2%, в то время, как биоресурсы (в том числе от лесозаготовок и деревообработки) - около 21% от общего производства энергии! У нас леса обширнее, порядка - нет, как нет!

В Австрии доля биотоплива в энергетике - 12%, в Финляндии, которая начала строить АЭС - 23%. В целом по Европейскому союзу эта доля составляет до 14%. В Индии в 1995 году принята программа децентрализации, позволяющая в ближайшее время обеспечить до 44% от полной энергии от биоресурсов. При этом Индия сейчас находится на четвертом месте в мире по установленной мощности ветроустановок (более 4430 МВт). Мы, выходит, слабее в техническом отношении Индии, и значительно алчнее.

Может быть, у нас нет этого ресурса? Только в Карелии - запасы торфа до 2 млн. тонн, а ресурсы древесного сырья - до 2 млрд. куб. метров в год! Это позволило бы на 60% сократить объем привозного топлива, 1\3 бюджета Карелии.

Наибольшее желание нашего правительства, похоже, продать наши топливные ресурсы как можно быстрее, что бы перестала болеть голова, что все-таки делать со стабилизационным фондом! Можно понять новые инициативы президента Дж.Буша - развивая свою атомную энергетику, быть более независимыми от поставок органического топлива и беречь свои запасы для следующих поколений американцев.

Наше стремление развивать атомную энергетику, скорее направлено на желание вытеснить, за счет АЭС, органическое топливо из топливного баланса «большой» энергетики страны и продать, как можно больше нефти и газа за минимально-короткое время.

Продав за 60-70 лет нефть и газ, наши олигархи вместе с правительственными чиновниками с мешками обесценивающейся валюты спокойно удалятся, а страна останется с электростанциями, работающими на угле ещё 100 лет, АЭС и, обесценивающимися на глазах, валютными резервами, вместо того чтобы иметь дорожающие газовые и нефтяные запасы. Арабские эмираты и Саудовская Аравия вкладывает нефтяные деньги в развитие других секторов энергетики. У нас они в долларах в иностранных банках, но ничего не вкладывается в проведение диверсификации энергетической базы. В тарифе на электроэнергию нет места для инвестиционной составляющей, зато есть место для выплаты невообразимых зарплат, сопоставимых по размерам с европейскими, для топ-менеджеров, и для дивидендов акционерам. На исследования в области возобновляемых источников за последние 20 лет вложено менее 10% расходов, по сравнению с 85% , вложенными в исследование и развитие атомной энергетики, а результаты противоположны.

До сих пор в среде РАО ЕЭС и профессионалов-энергетиков идет дискуссия - энергия ветра, это гарантированная мощность или нет. И если её можно применять в наших энергосистемах - то в качестве какой мощности? Недавно соглашались, что в качестве мощности и энергии, компенсирующей потери в сетях!

Резкому крупномасштабному развитию ветроэнергетики в Европе и США способствовало наличие избыточных установленных мощностей, недостаток топлива и развитые межсистемные и системные связи. (Избыток мощностей привел к проведению реформирования в энергетики сначала Западной Европы, а затем и России). В этих условиях крупномасштабные колебания выдаваемой ветровыми парками мощности компенсировались дублирующими электростанциями, межсистемными перетоками, и таким образом, пока наши энергетики рассуждали можно использовать ветер или нет, его полная установленная мощность в мире возросла до 60 000 МВт.0

Как сейчас происходит компенсация мощности от ветропарков ? Существуют три метода.

Первый метод - уточнение краткосрочных прогнозов режима ветра. Ведущие лаборатории, такие как Рисё в Дании и NREL в США, ведут и внедряют эти исследования. Точный прогноз позволяет выполнять контракт на поставку электроэнергии от крупных ветроферм практически точно, с минимальными штрафными санкциями, тем более, если эти ветрофермы находятся на значительном удалении друг от друга.

Второй метод - это компенсация неравномерного режима за счет системных перетоков от традиционных электростанций. То есть ветроэнергетики не требуют немедленного закрытия всех АЭС - нет, пока они нужны для дела, они должны работать. Этим методом пользуется большинство стран Европы.

И, наконец, третий метод - компенсация режима ветропарков крупными ГЭС. Это могут себе позволить Норвегия, Швеция, Канада, Австралия, Новая Зеландия и некоторые регионы России. Идущее сейчас реформирование несколько усложнило реализацию этого метода, так как если ветропарк и каскад гидроэлектростанций находятся у разных хозяев требуется дополнительные согласования и диспетчеризация, по сравнению с тем, как это могло быть ранее, под одной крышей региональных «Энерго».

Проведенные в Центре физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН исследования показали, что ветровой климат Мурманской области позволяет, например, вытеснить из баланса один старый реактор Кольской АЭС, мощностью 440 МВт (который должен быть выведен из эксплуатации ещё в 2003 году), за счет применения 790 МВт ветроагрегатов. Проведенные почасовые расчёты суточных графиков нагрузки за 5 лет при разных ветровых и гидрологических условиях показали, что ни одного часа не наблюдался дефицит или избыток мощности, приводящий к серьезным последствиям. Таким образом, с точки зрения электрических режимов проблема принятия энергии от ветра в энергосистему вполне разрешима, хотя до многих это никак не дойдет.