научная статья по теме ЧТО НЕСЕТ С СОБОЙ РАЗВИТИЕ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ (ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ) Энергетика

Текст научной статьи на тему «ЧТО НЕСЕТ С СОБОЙ РАЗВИТИЕ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ (ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ)»

ЧТО НЕСЕТ С СОБОЙ РАЗВИТИЕ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ (экологические аспекты)

а

л

Г. С. ДМИТРИЕВ

юбая деятельность человека, направленная на удовлетворение им своих потребностей, влечет за собой шлейф последствий - положительных и отрицательных. Не является исключением и развитие ветроэнергетики.

За последние 30 лет масштабы использования энергии ветра возросли в десятки раз. Современный этап развития ветроэнергетики связан с разразившимся в 70-х гг. XX века энергетическим кризисом. Пионерами в те годы выступили Дания и США. Дания пошла по направлению рассредоточенного размещения ветроэнергетических установок (ВЭУ) и даже приняла закон, ограничивающий количество ВЭУ у частных владельцев, что привело к распространению в стране единичных ВЭУ. Мощности их составляли до 100 кВт. США пошли по пути создания крупных ветропарков, состоящих иногда из нескольких сотен ВЭУ мощностью 40-60 кВт. В основном ветропарки были сосредоточены в Калифорнии на перевалах тихоокеанских холмов, где ветер достигал значительной силы и дул большую часть года.

В наше время мощности серийных ВЭУ возросли до 2.5 МВт, пионерные агрегаты достигают мощности 4.5-5 МВт. В основном крупнейшие агрегаты планируется устанавливать на обширных мелководных акваториях вблизи Европейского, Азиатского и Американского континентов. Прогнозы роста ветроэнер-гетики в последние 20 лет стабильно перекрываются реальными показателями ее развития.

© Г. С. Дмитриев

Россия в начале XX века была одной из ведущих стран в практическом применении энергии ветра. В 1913 г. в России действовало более 1 млн. ветряных мельниц. Первые систематические исследования по повышению эффективности ветродвигателей начались в 1920 г. под Москвой в п. Кучино в Центральном аэрогидродинамическом институте (ЦА-ГИ). В те годы в районе Балаклавы (Крым) была спроектирована и построена первая опытная ветроэлектрическая станция (ВЭС) Д-30 мощностью 100 кВт. Станция работала через трансформатор параллельно с сетью напряжением 6 кВ, питаемой Севастопольской электростанцией. На ВЭС был установлен асинхронный генератор, выдававший напряжение 220 В. Диаметр рабочего колеса установки составлял 30 м. Станция по тем временам была самой мощной в мире. Было начато строительство второй подобной установки на соляных промыс- з лах Кара-Богаз-Гол вблизи Каспийского £ моря. Во время войны установки были |

о

разрушены. §

В 1947 г. в СССР была изготовлена £ первая партия быстроходных трехлопа- | стных стабилизаторных ветродвигате- ^ лей Д-18 с горизонтальной осью враще- |

^ ^ о

ния и единичной установленной мощнос- | тью 25 кВт. Этот ветродвигатель и его £ модификации Д-12 и Д-18 в течение не- | скольких лет были базовыми для внед- ? рения энергии ветра в народное хозяйство. Такие агрегаты оборудовались гене-

11

Основные технические данные ВЭУ России

Таблица1\

Местоположение ВЭУ, ветропарка Установленная мощность, МВт Число и мощность ВЭУ, изготовитель Выработано электроэнергии в 2001-2002 гг., млн. кВт • ч

ВЭС "Куликово", АО "Янтарьэнерго" 5.1 20 х 225,1 х 600 Нет данных

ВЭС "Заполярная", АО "Комиэнерго" 1.5 6 х 250, УВЭ-250 0.143

ВЭС АО "Калмэнерго" 1.0 1 х 1000, МКБ "Радуга" 0.1

ВЭС АО "Камчатскэнерго", о. Беринга 0.5 2 х 250, Micon 0.729

ВЭС АО "Башкирэнерго" 2.2 4 х 550, HAG 0.790

ВЭС АО "Ростовэнерго" 0.3 10 х 30, HSW-30 0.037

ВЭС АО "Ветроэнерго" 0.2 1 х 200, Wincon 0.2

ВЭС в Ленинградской области 0.075 1 х 75 Нет данных

ВЭУ в селе Красное Архангельской обл. 0.02 2 х 10, Bergey Нет данных

Итого 10.795

раторами и вырабатывали электроэнергию.

Последним достижением в развитии крупномасштабной ветроэнергетики в то время было строительство Ново-Ишим-ской многоагрегатной ВЭС-400 в 1960 г.

Быстрая индустриализация страны, развитие электрификации, наличие дешевого ископаемого топлива и рост "гигантов советской энергетики" отодвинули малую энергетику на периферию отрасли. Всплеск интереса к возобновляемым источникам энергии и широкое внедрение их в практику во время мировых топливных кризисов Россию почти не задели в силу ее обеспеченности собст-| венными топливными ресурсами. Брать ? пример с богатых нефтяных стран, рас-I ширяющих использование энергии Солн-| ца и ветра, мы тоже не спешили и не спе-д шим. Поэтому Россия во всемирной табли-| це развития ветроэнергетики находится ^ где-то после номера 34 в окружении та-§ ких стран, как Тунис, Израиль, Иран. ° Уже год, как далеко вперед вырвалась * Украина, долгое время бывшая с Россини ей на одной строчке. Сейчас в Украине ? установлено суммарно более 44 МВт мощностей ВЭУ, в то время как в России - всего 11 МВт. В табл. 1 приведе-

ны данные по установленным в России сетевым ВЭУ и ветропаркам, на рис. 1 -вид одного из современных российских ветропарков.

Из изложенного видно, что Россия стоит в самом начале пути к использованию энергии ветра. Мы только начинаем, и вряд ли при таких масштабах уже могли бы серьезно что-либо испортить в природе. Однако в некоторых изданиях, передачах местных и центральных радио- и телестанций иногда можно услышать и увидеть страшные и смешные истории о ветроагрегатах. Так, в учебнике "Экономика предприятий энергетического комплекса" В.С. Самсонова и М.А. Вяткина (М.: "Высшая школа", 2001) на стр. 32-33 изложена следующая картина: "В США на побережье Флориды были сооружены мощные ветряки с диаметром лопастей более 3 м. Оказалось, что эти установки генерируют излучение неслышимого инфразвука, который, во-первых, удручающе действует на человеческую психику, а во-вторых, резонирует с естественными колебаниями таким образом, что на расстоянии нескольких километров дрожат и лопаются стекла в домах, стеклянная посуда, люстры и т.п. Изменение (уменьшение) диа-

метра ветряных установок пока не дало положительных результатов, так что дальнейшее сооружение подобных генераторов является проблематичным". Действительно, уменьшать диаметр ветроколеса никто не стал, а начали его увеличивать - и тысячи подобных ветроагрегатов стоят сейчас повсюду в Германии, США и т.п., только не в России.

Телевизионная компания Мурманска после пуска ветроагрегата мощностью 200 кВт вблизи Мурманска, среди точной информации сообщила, что на Севере применение ветроагрегатов может оказаться неэффективным из-за большого количества мошкары и комаров, которые, облепляя лопасти, снижают их аэродинамические качества вплоть до полной непригодности ВЭУ к выработке электроэнергии. И таких примеров много.

Рис. 1. Ветропарк "Куликово" в Калининградской области.

Попытаемся выяснить, чем же вредны ВЭУ в действительности.

Вред, наносимый животным и птицам

С самого начала развития ветроэнергетики возникали вопросы о возможном вреде, наносимом ВЭУ животным и птицам. Агрегаты в то время были небольших размеров, мощностью до сотни киловат. Такие ВЭУ характеризовались высокой частотой вращения лопастей, что служило препятствием для прямого пролета птиц. Частота вращения ротора агрегата мощностью до 100 кВт достигает 300450 об/мин, то есть лопасти делают 5-7 оборотов в секунду. Ветроагрегаты были внове для всех, в том числе и для птиц. Первое время при размещении ВЭУ вблизи гнездовий птицы гибли довольно часто. Но размеры ВЭУ росли, частота вращения падала, требования неправительственных экологических и правительственных организаций при проектировании и строительстве вЭу ужесточались, и число погибших птиц стремительно уменьшалось. В настоящее время частота вращения ВЭУ мощностью 1-2 МВт составляет от 10 до

Оценка ежегодной смертности птиц, в тыс.

2500 2000 1500 1000 500 0

□ Ряд 1

гт>

т™ во £ о

Рис. 2.

Оценка ежегодной смертности птиц в Нидерландах. Для ВЭУ этот показатель равен 20, и на графике его отразить не удалось.

30 об/мин, а ВЭУ мощностью 3-4.5 МВт -8-14 об/мин. Это значит, что один оборот ротор совершает за 4.5-7 с - для птиц лопасти стали достаточно медленно движущимся объектом. Да и действительно, в Европе до появления паровых машин было 3 млн. ветряных мельниц, но дичь не переводилась, и лебеди радовали жителей Нидерландов и Дании несмотря на то, что все польдеры в Нидерландах осушались ветряными мельницами! Массивные крылья ветряных мельниц вращались медленно и не представляли для птиц никакой угрозы.

В начале 80-х гг. XX века был выполнен большой объем работ по изучению влияния ВЭУ на птиц. Это направление экологически вредных последствий развития ветроэнергетики выглядело наиболее угрожающим в то время, при тех природных и социальных условиях и превалировании мелких ветроагрегатов.

В классических работах западных авторов по ветроэнергетике в настоящее время по поводу опасности ВЭУ для птиц пишут следующее: "ВЭУ значительно менее опасны для птиц, чем высоковольтные линии электропередач. Ветро-парк мощностью 7.5 мВт, например, сопоставим по опасности с одним километром магистрального шоссе... Перелетные птицы, особенно лебеди и гуси, часто меняют курс на большом расстоянии от ВЭУ, и есть примеры, что, однажды найдя пищу вблизи ветроагрегатов, птицы быст-^ ро адаптируются к присутствию ВЭУ и § учатся избегать ротора турбины. Однако ™ в Калифорнии птицы все еще являются | проблемой, где в среднем одна хищная § птица в месяц погибает от ротора ветро-| установки". Дело тут, наверное, не в пти-I цах, а в установках - в Европе они давно ^ стали крупнее, а в Калифорнии в экс-§ плуатации находятся сотни мелких уста-1 новок с высокой частотой вращения ро-I тора - до 300-450 об/мин. Птицы часто | наталкиваются на трудно различимые ^ структуры и особенно на провода, мачты, шпили и окна в зданиях. Они также становятся жертвами движущихся уст-

ройств, в особенности дорожного движения.

Оценка ежегодной смертности птиц от различных, вызванных деятельностью человека причин, выполненная в Нидерландах, приведена на рис. 2. Оценка выполнена при предположении наличия в стране 1000 МВт установленной мощности ВЭУ, на самом деле пока построено только 687 МВт. Смертность от вет-ротурбин в 300 раз ниже, чем от движущихся автомобилей, и в 70 раз ниже, чем от охотников.

Подход к оценке влияния ВЭУ на птиц сильно трансформировался - ученые поняли, что нет так на

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Энергетика»