Современное состояние и перспективы развития ветроэнергетики

Несколько десятилетий подряд средняя температура земной атмосферы продолжает неумолимо возрастать. В свою очередь рост температуры оказывает воздействие на изменение климата и погоду. По мнению большинства, учёных это результат воздействия так называемых парниковых газов – продуктов деятельности человека.

Население земного шара с каждым годом неуклонно растёт. Достижения научно технического прогресса тесно связывают человечество с использованием электричества. Поэтому потребление электроэнергии по всему миру в ближайшие годы будет возрастать. Традиционное производство электроэнергии основано на сжигании ископаемых видов топлива, при этом в атмосферу выбрасывается большое количество элементов горения, усиливающих парниковый эффект на планете.

Тема возобновляемых источников электроэнергии сейчас очень актуальна и мировое сообщество уделяет ей большое внимание.

Ветроэнергетика – одно из направлений, работающие на возобновляемых источниках электроэнергии. Именно она по решению Рамочной Конвенции ООН по проблеме изменения климата (1994 г. ) и Киотскому Протоколу

(1997 г. ) позволит сократить выбросы парниковых газов в развитых индустриальных странах. Киотский протокол вступил в силу 16. 02. 2005 г.

Россия и другие страны – участники приняли на себя соответствующие обязательства. (Приложение № 1)

Цель данной работы: через изучение истории, современного состояния и перспективы развития ветроэнергетики определить возможности использования ветрогенераторов в Нижегородской области и России в целом.

Для достижения цели нами решались следующие задачи:

- Выявить истоки, особенности становления и перспективы развития ветроэнергетики в мире и особенно в России.

- Определить основные направления развития ветроэнергетики на современном этапе и в перспективе.

- Показать основные достоинства и недостатки этого направления энергетики.

Несмотря на большое количество книг и статей, посвященных данной проблеме, среди которых «Энергетика и охрана окружающей среды»,* «Киотский протокол»,** «Ветроэнергетика» ***, ни в одном из перечисленных изданий, практически не рассматриваются возможности их использования в Нижегородской области.

Постоянно растущий экономический потенциал нашего региона, обмеление русла реки Волга, а в связи с этим невозможность использования на полную мощность Чебоксарской ГЭС требуют привлечения дополнительных источников электроснабжения. Поэтому мы убедились в необходимости изучения возможности использования в регионе ветрогенераторов как альтернативного источника энергоснабжения области.

Проанализировав собранные материалы, посвященные ветроэнергетике, автор пришел к выводу, что в них освещены следующие вопросы: история использования человеком энергии ветра, технические характеристики и устройства ветрогенераторов, экономическая обоснованность их применения, экологическая безопасность, направления развития ветроэнергетики, перспективы использования ветрогенераторов как альтернативы ТЭС, ГЭС, АЭС в рамках решения проблем глобального потепления, возможности применения в различных природных и погодных условиях. Бесспорно, они могут стать объектом отдельного исследования.

Для данной работы мы выбрали некоторые из них – история использования человеком энергии ветра, экологическая безопасность, возможности применения в различных природных и погодных условиях, перспективы использования ветрогенераторов как альтернативы ТЭС, ГЭС, АЭС в рамках решения проблем глобального потепления.

Автор не претендует на показ всесторонней картины развития отечественной и мировой ветроэнергетики. Мы лишь попытались рассмотреть наиболее важные моменты её развития и установить возможность её использования в нашем регионе.

Большую помощь в подборе материала автору оказала руководитель работы и учитель биологии Чиботэрикэ Марина Юрьевне.

* Энергетика и охрана окружающей среды. http:\\ energieforum. ru

** Киотский протокол. http:\\ energieforum. ru

***Затопляев Б. , Ливинс А. Ветроэнергетика. г. «Энергия России». ОАО РАО «ЕЭС России» 2005 г.

История ветроэнергетики.

История ветроэнергетики начинается с незапамятных времён: энергия ветра вот уже более 6000 лет надёжно и верно служит людям. Например, древние греки считали, что легендарный Прометей научил людей не только пользоваться огнём, но и оснастил корабли парусами. Заслуги парусных кораблей общеизвестны: все великие географические открытия были сделаны с их помощью.

До изобретения паровой машины основным источником энергии во многих странах была именно энергия ветра. На протяжении многих столетий торговые и военные парусные суда передвигались за счёт энергии воздушных потоков, повсюду крутились лопасти ветряных мельниц. Первые простейшие ветродвигатели применяли в глубокой древности в Египте и Китае. В Египте (около Александрии) сохранились остатки каменных ветряных мельниц барабанного типа, построенных ещё во II-I вв. до н. э.

В 7 в. н. э. персы строили ветряные мельницы уже более современной конструкции – крыльчатые. Несколько позднее, по-видимому, в VIII-IX вв. , ветряные мельницы появились на Руси и в Европе. Начиная с XIII в. , ветродвигатели получили широкое распространение в Западной Европе, особенно в Голландии и Дании, для подъёма воды, размола зерна и приведения в движения различных станков.

В XVI веке в городах Европы начинают строить водонасосные станции с использованием гидродвигателя и ветряной мельницы. Толедо – 1526 г. , Глочестер – 1542 г. , Лондон – 1582 г. , Париж – 1608г. , и др. в Нидерландах большое количество ветряных мельниц откачивали воду с земель, ограждённых дамбами. Отвоеванные у моря земли использовались в сельском хозяйстве. В засушливых областях Европы ветряные мельницы применялись для орошения полей. *

В XVI веке экономический расцвет Голландии, куда Петр I ездил учиться, был вызван именно расцветом ветроэнергетики. Первоначально голландцы использовали ветряки для осушения польдеров – отвоёванных у моря земель, а затем приспособили для приводов лесопилок и других производств. В тогдашней Европе Голландия была самой энерговооружённой страной.

В России ветряные установки использовались в основном для помола зерна. До революции их в стране насчитывалось около 200 000, и перемалывали они более 2 млрд. пудов зерна в год.

Появление паровой машины как источника энергии резко замедляет дальнейшее развитие ветроэнергетики. А в XX веке НТП, набиравший обороты огромными темпами, в корне изменил технологическую картину мира. Сталь, нефть, газ, новые материалы и возможности отодвинули далеко на задний план достижения сотен лет человеческой цивилизации. Но человечество так активно разрабатывает месторождения нефти, угля и газа,

*Http://ru. wikipedia. org. /wiki/ что появилась реальная угроза их скорой выроботки. Поэтому во многих странах стали развивать альтернативную энергетику – возобновляемые источники энергии, к тому же имеющие экологические преимущества

Всё новое – это хорошо забытое старое и, поэтому, человечество вновь обращает свои взоры на энергию ветра. Первые проекты ветроагрегатов, способных вырабатывать электроэнергию, появились ещё в 20 гг. прошлого века. Первый экземпляр ветродвигателя с роторами (цилиндрами) на четырёх крыльях, диаметром 20 м, был установлен в 1926 г. в Берлине на башне высотой 15 м. Его крылья были сделаны из легкого металла – лоталя. Тогда же предпринимались попытки создать силовые установки на основе ветроагрегата для морских и речных судов. Работы эти, основанные на эффекте Магнуса (при вращении цилиндра в набегающем на него потоке воздуха появляется поперечная сила, действующая на него), со временем были свёрнуты. В 1980 гг. знаменитый океанограф Жак-Ив Кусто построил судно, работающее на том же принципе, доказав работоспособность идеи.

В России с 1918 г. вопросами ветроэнергетики занимался профессор

В. Залевский, создавший теорию ветряной мельницы и сформулировавший несколько принципов, которым должна отвечать ветроустановка. В 1925 г. профессор Н. Е. Жуковский разработал теорию ветродвигателя и возглавил отдел по их разработке в Центральном Аэрогидродинамическом Институте. *

Отрасль начала стремительно развиваться, и уже в 1930 гг. СССР был лидером в использовании энергии ветра. Тогда было освоено производство разнообразных ветроустановок мощностью 3 – 4 Кв. , которые выпускались целыми сериями. В 1931 г. в СССР ввели в действие крупнейшую в мире сетевую ветроэнергетическую установку мощностью в 100 Кв. , вслед за ней на юге страны были установлены десятки подобных ветрогенераторов. В 1938 г. в Крыму развернулось строительство ВЭС мощностью в 5 Мв. С

1950г. по 1955г. страна производила до 9000 ветроустановок в год единичной мощностью до 30 Кв. В годы освоения целины в Казахстане была построена первая многоагрегатная ВЭС, работавшая в паре с дизелем, общей мощностью 400 Кв. – прообраз современных европейских ветропарков и систем «ветро-дизель». **

Но использование энергии ветра в крупномасштабной энергетике оказалось не своевременным – нефть оставалась сравнительно дешёвой, устойчиво сокращались капитальные вложения в строительство тепловых электростанций, развивалась гидроэнергетика. В 1960 – 1980 гг. энергетическая отрасль нашей страны была ориентирована на строительство крупных ТЭС, ГЭС и АЭС; ветряки не выдержали конкуренции с электроэнергетическими гигантами, объединившимися в единую национальную сеть, и в конце 1960 гг. их серийное производство было закрыто.

* Затопляев Б. , Ливинс А. Ветроэнергетика. г. «Энергия России». ОАО РАО «ЕЭС России» 2005 г.

** Там же

И только к началу 1990 гг. , значительно позже, чем во всём мире, Россия вернулась к этому вопросу.

- Более 6 000 лет человек использует энергию ветра в своих целях. С помощью парусного флота были сделаны великие географические открытия. Ветряные мельницы и другие ветряные двигатели были надёжным помощником в повседневной хозяйственной деятельности.

- С начала XX века учёные всего мира пытались приспособить ветряные двигатели для получения электроэнергии. Большое внимание созданию ВЭУ уделяли российские учёные В. Залевский, Н. Е. Жуковский и многие другие.

- Проблемам ветроэнергетики в СССР уделялось большое внимание, и долгие годы наша страна являлась мировым лидером в этой области энергетики. Именно советским учёным принадлежат научные разработки: создание ветропарков, создание комбинированных ВЭУ типа «ветро-дизель», которые до сих пор используются в мировой ветроэнергетике.

Современное состояние и перспективы развития ветроэнергетики.

Ветроэнергетика – отрасль науки и техники, разрабатывающей теоретические основы, методы и средства использования энергии ветра для получения механической, электрической и тепловой энергии и определяющая области и масштабы целесообразного использования ветровой энергии в народном хозяйстве. *

Начало развития мировой нетрадиционной энергетики приходится на середину 70х гг. XX века. Первые ветроэнергетические станции (ВЭС) были убыточными. Власти ряда стран, которые решили использовать ВЭС, дотировали данную отрасль. Сегодня мировая ветроэнергетика перестала быть убыточной и существует, без каких либо дотаций, но в условиях активного госрегулирования.

В настоящее время ветроэнергетика является одним из перспективных источников энергии в мире, ведущим направлением энергосбережения и использования экологически чистой энергии. Общий мировой ресурс, который технически может быть достигнут, оценивается в 53 000 ТВт (Терават – часов) в год. **

Мощность ВЭС в мире за последние 15 лет увеличилась в 9 раз и составляет

*Советский Энциклопедический словарь. Ветроэнергетика. М. Советская Энциклопедия 1989 г. , с. 216.

**World Wind energy Association WWEA (http://www. wwindea. org/)

25 000 МВт. При этом объём установленной мощности удваивается примерно каждые два с половиной года. Наибольшее количество ВЭУ находится в странах Европы (69 %). (Приложение № 2)

Лидирующее место среди европейских стран занимает Германия. Всплеск активности наблюдается в США и Канаде, а в Азии и Южной Америке зарегистрирован рекордный уровень роста доли ВЭС в общей энергосистеме. Ветроэнергетика как сектор энергетики присутствует в более чем в 50 странах мира. (Приложение № 3) *

В настоящее время в нашей стране действуют «Программы развития ветроэнергетики РАО «ЕЭС России»». Согласно этой программе установленная мощность ветровых электростанций РФ к 2007 г. составляла около 15 МВт.

Технический потенциал оценивался свыше 50 000 млрд. КВт ч / год. Экономический потенциал составляет примерно 260 млрд. КВт ч / год, т. е. около 30% производства электроэнергии всеми электростанциями России. На территории нашей страны действуют Куликовская ВЭС (Калининградская область), Тюпкельды ВЭС (Башкирия), Маркинская ВЭС (Мурманская область), ООО ВЭС «Красная» (Ленинградская область) и др. (Приложение № 4 )

Существуют проекты на разных стадиях разработки использования морских ВЭС в Карелии, Приморском крае, Магаданской области, на Камчатке, на территории Азовского моря. **

К мировым тенденциям развития ветроэнергетики можно отнести:

- увеличение единичной мощности ВЭУ

- объединение их в крупные энергосистемы, которые создают условия для получения дешевой конкурентно способной электрической и тепловой энергии

- создание ВЭУ типа «ветро-дизель»

- перенос ВЭС в море

Капиталовложение в строительство больших ветропарков в Европе сегодня составляют 1200 – 1400 $ на 1КВт установленной мощности. Себестоимость энергии – 3,5 – 7 центов за 1 КВт/ч (10 лет назад было 16 центов). При массовом строительстве ВЭС можно рассчитывать на то, что цена одного киловатт-часа существенно снизиться и окажется сравнимой со стоимостью электроэнергии, вырабатываемой ТЭС и ГЭС. ***

Проекты ВЭС, 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.

Наша страна обладает мощным ветроэнергетическим потенциалом,

*Перспективы мировой ветроэнергетики, GWEC, Greenpeace, 2006, c. 9

*** Затопляев Б. , Ливинс А. Ветроэнергетика. г. «Энергия России». ОАО РАО «ЕЭС России» 2005 г.

*** Перспективы мировой ветроэнергетики, GWEC, Greenpeace, 2006, c. 9 оцениваемым 40 млрд. КВт /ч электроэнергии в год, поэтому работа больших и малых ВЭС на огромных российских пространствах могла бы быть высокоэффективна. Такие районы как Обская губа, Кольский полуостров,большая часть прибрежной полосы Дальнего Востока, по мировой классификации относятся к самым ветреным зонам. Среднегодовая скорость ветра на высоте 50-80 м, где располагаются ветроагрегаты современных ВЭС, составляет 11-12 м/с, притом, что золотым порогом ветроэнергетики считается скорость ветра 5 м/с (это связано с окупаемостью станций). *

Но, несмотря на благоприятные природные условия и большую привлекательность ветроэнергетики, в России до сих пор отсутствует четкая научно техническая политика и законодательная база, инвестиции в области ветроэнергетики, что существенно тормозит её развитие.

В перспективе ветроэнергетика России будет следовать мировым тенденциям развития данной отрасли, а кроме того особое внимание будет уделяться масштабному внедрению ВЭУ в состав «большой энергетики», учитывая неизбежное снижение цен на ветроустановки и удорожание традиционного топлива (нефть, газ) и созданию ВЭУ малой мощности для решения проблем энергоснабжения удалённых и изолированных районов.

- В настоящее время ветроэнергетика является одним из перспективных источников энергии в мире, ведущим направлением энергосбережения и использования экологически чистой энергии.

- На сегодняшний день ветроэнергетика как сектор энергетики присутствует более чем в 50 странах мира, в том числе и России. Лидерами в этой отрасли являются страны Европы (69 %). Наблюдаются тенденции к росту в ряде южноамериканских и азиатских стран.

- В нашей стране разработаны «Программы развития ветроэнергетики РАО «ЕЭС России»». На территории нашей страны действует ряд сухопутных и морских ВЭС. Согласно этой программе установленная мощность ветровых электростанций РФ к 2007 г. составляла около 15 МВт.

- В мировой электроэнергетике наблюдаются тенденции к снижению себестоимости вырабатываемой электроэнергии и снижению срока самоокупаемости ВЭУ.

- В перспективе «Альтернативная энергетика», в том числе ветроэнергетика, должна стать безальтернативной. Это связано с тем, что мировые запасы нефти и газа ограничены, а проблема защиты окружающей среды стоит очень остро.

* Затопляев Б. , Ливинс А. Ветроэнергетика. г. «Энергия России». ОАО РАО «ЕЭС России» 2005 г.

Экологические аспекты ветроэнергетики.

Ветровая энергетика, наряду с солнечной и водной, принадлежит к числу постоянно возобновляемых и, в этом смысле, вечных источников энергии, обязанным своим происхождением деятельности Солнца. Вследствие неравномерного нагрева солнечными лучами земной поверхности и нижних слоев земной атмосферы, в приземном слое, а также на высотах от 7 до 12 км возникает перемещение больших масс воздуха – ветер. Он несёт колоссальное количество энергии: почти 2% энергии всей солнечной радиации, попадающей на Землю. Потенциальные ресурсы ветровой энергии на всей территории России определены в 10,7 ГВт.

К достоинствам ветровой энергии, прежде всего, следует отнести доступность, повсеместное распространение и практически неисчерпаемость ресурсов. Источник энергии не нужно добывать и транспортировать к месту потребления: ветер сам поступает к установленному на его пути ветродвигателю, что особенно важно для труднодоступных (арктических, степных, пустынных, горных и т. п. ) районов, удалённых от источников централизованного энергоснабжения, и для относительно мелких (мощностью до 100КВт) потребителей энергии, рассредоточенных на обширных пространствах. Надо также не забывать и о том, что ветроэнергетика – это экологически чистая энергия и установление ветроустановок не наносит вреда природе.

В тоже время существуют и недостатки ветроэлектростанций, которые затрудняют их внедрение. Основное препятствие к использованию ветра как энергетического источника – непостоянство его скорости (а, следовательно, и энергии) ко времени. Ветер характеризуется не только многолетней и сезонной изменчивостью – известно, что он может менять скорость и направление в течение очень коротких промежутков времени. В зонах с умеренным ветровым режимом (среднегодовая скорость ветра 5 м/с) на 1 км можно получить годовую выработку электроэнергии около 1млн. КВт-ч.

Мощность ветрового потока пропорциональна кубу скорости ветра. Поэтому, даже относительно небольшие его изменения приводят к значительным колебаниям мощности, развиваемой ветродвигателем. Поэтому, применение ветроагрегатов в быту для обеспечения электричеством малоцелесообразно из-за:

- Высокой стоимости инвертора около 50% стоимости всей установки (применяется для преобразования переменного или постоянного тока, получаемого от ветрогенератора в 220 В 50 кГц (и синхронизации его по фазе с внешней сетью при работе генератора в параллель)).

- Высокой стоимостью аккумуляторных батарей около 25% стоимости всей установки (используется в качестве источника бесперебойного питания при отсутствии или пропадании внешней сети).

- Для обеспечения надёжного энергоснабжения к такой установке иногда добавляют дизель-генератор, сравнимый со стоимостью всей установки.

В настоящее время, несмотря на рост цен на энергоносители, себестоимость электроэнергии не составляет сколько-нибудь значительную величину у основной массы производств, на фоне других затрат. Ключевым для потребителя остается надёжность и стабильность энергоснабжения.

На сегодняшний день для частного потребителя наиболее экономически целесообразно получение с помощью ветрогенераторов не электрической энергии промышленного качества, а постоянного или переменного тока (переменной частоты) с последующим преобразованием его с помощью ТЭНов в тепло, для обогрева жилья и получения горячей воды. Эта схема имеет несколько преимуществ:

- Отопление является основным энергопотребителем любого дома в России.

- Схема ветрогенераторов и управляющей автоматики кардинально упрощается.

- Схема автоматики может, в самом простом случае, быть построена на нескольких тепловых реле.

- В качестве аккумулятора энергии можно использовать обычный бойлер с водой для отопления и горячего водоснабжения.

- Потребление тепла не так требовательно к качеству и бесперебойности, температуру воздуха в помещении можно поддерживать в широких диапазонах 19-25С без ущерба для потребителей.

К тому же Ветряные энергетические установки производят две разновидности шума:

- Механический шум (шум от работы механических и электрических компонентов)

- Аэродинамический шум (шум от взаимодействия ветрового потока с лопастями установки)*

В непосредственной близости от ветроагрегата у оси ветроколеса уровень шума достаточно крупной ветроустановки может превышать 100 дБ.

Законы, принятые в Великобритании, Германии, Нидерландах и Дании, ограничивают уровень шума от работающей ветряной энергетической установки до 45Дб в дневное время и до 35Дб ночью. Минимальное расстояние от установки до жилых домов – 300м.

В России есть возможность смонтировать установку на расстоянии

700 – 1 000 м от застройки. К сожалению, помимо шума, воспринимаемым человеческим ухом, вокруг ВЭС возникает опасный инфразвук частотой

6 - 7 Гц, вызывающий вибрацию. На Западе некоторые проблемы, связанные с работой ветроэлектростанций, удалось решить ещё в середине 1990х годов. Был снижен уровень шума и вибраций путём подбора скорости вращения ветроколёс и совершенствованием профилей лопастей.

Кроме того, ветрогенераторы негативно воздействуют на людей и животных, живущих в непосредственной близости от них. В ходе исследований, проведенными американскими учёными, было замечено, что люди, живущие

*Экологические аспекты ветроэнергетики. http://ru. wikipedia. org/wiki/ в непосредственной близости от ВЭУ, ощущают дискомфорт, а также подвержены приступам немотивируемого страха. Подобные исследования проводятся и в европейских странах. В обзоре, выполненном датской фирмой АКФ, стоимость воздействия шума и визуального восприятия от ветрогенераторов оценена менее 0,0012 евро на 1КВт/ч. Обзор базировался на интервью, взятых у 342 человек, живущих поблизости от ветряных ферм. Жителей спрашивали, сколько они заплатили бы за то, чтобы избавиться от соседства с ветрогенераторами.

Ряд природозащитных организаций утверждают, что ВЭУ причиняют вред «братьям нашим меньшим». Так американский Гринпис добивается закрытия 6 000 ВЭГ, которые находятся на перевале Аль Тамонт и производят

100 МВт электроэнергии в год. По утверждению «зелёных», в этом месте ежегодно гибнет 4 700 птиц, что наносит существенный ущерб природе Калифорнии. *

Производители ВЭУ утверждают, что визуальное воздействие ветрогенераторов – субъективные фактор. Для улучшения эстетического вида ветряных установок во многих крупных фирмах работают профессиональные дизайнеры. Ландшафтные архитекторы привлекаются для визуального обоснования новых проектов. Кроме того, ряд производителей стал ограждать ветроколёса сетчатым кожухом, чтобы птицы не попадали под вращающиеся лопасти.

Металлические сооружения ВЭУ, особенно элементы в лопастях, могут вызывать значительные помехи в приёме телесигнала, что также не благоприятствует их популяризации у населения. Чем крупнее ветроустановка, тем большие помехи она может создавать. В ряде случаев для решения проблемы приходиться устанавливать дополнительные ретрансляторы.

Альтернативное решение выше изложенных проблем найдено в прибрежных районах, здесь ВЭУ переселяют в море, при этом повышается её КПД.

- Анализ экологических аспектов деятельности ВУ показал, что она имеет как положительные, так и отрицательные стороны, которые тормозят широкое распространение ветроэнергетики.

- Инженеры-конструкторы, производители ВУ и экологи ищут решение проблем современной ветроэнергетики. Безусловно, техническое усовершенствование, снижение сроков окупаемости ВЭУ и снижение стоимости производимой ими электроэнергии в скором времени позволит ветроэнергетике занять достойное место в мировой энергетической системе.

*Экологические аспекты ветроэнергетики.

О возможности применения ветроустановок в Нижегородской области.

Потребление электроэнергии в 2007 году превысило 21 млрд. кВт/ч. При этом, выработка электроэнергии в области составляет лишь 10 млрд. кВт/ч, т. е. меньше половины. * Нижегородское правительство ищет пути решения проблемы энергодефицита. На мой взгляд, одно из решений можно найти в применении в нашем регионе ВЭУ.

На примере данных о среднемесячном расходе электроэнергии некоторыми потребителями рассчитаем, для каких целей может быть использована ВЭУ.

А) В настоящее время экономически целесообразно получение с помощью ветрогенераторов не электрической энергии промышленного качества, а постоянного или переменного тока (переменной частоты) с последующим преобразованием его с помощью ТЭНов в тепло, для обогрева жилья и получения горячей воды. Эта схема имеет несколько преимуществ:

- отопление является основным энергопотребителем любого дома в России

-схема ветрогенератора и управляющей автоматики кардинально упрощается

- схема автоматики может быть в самом простом случае построена на нескольких тепловых реле

- в качестве аккумулятора энергии можно использовать обычный бройлер с водой для отопления и горячего водоснабжения

- потребление тепла не так требовательно к качеству и бесперебойности, температуру воздуха в помещении можно поддерживать в широких диапазонах 19-25С – в бойлерах горячего водоснабжения -40-97С без ущерба для потребителей

Среднемесячный расход электроэнергии на одного человека по данным

Госкомстата составляет 50 кВт/ч. Одна ВЭУ мощностью в 2. 5 МВт в месяц вырабатывает 441 667 кВт электроэнергии.

441 667кВт / 50 кВт = 8833 (чел).

В России среднестатистическая семья состоит из 4 человек.

8834 чел / 4 чел = 2209 (семей) что сопоставимо с численностью районного поселка или села.

Б) административные здания и муниципальные предприятия непроизводственного типа.

СОШ № 117, ученицей которой я являюсь, в 2007 году израсходовала 172767 кВт. В ней обучается 1500 детей.

441 667 / 172 767 = 2. 6 (шк)

Т. е. электроэнергией, вырабатываемой одной ВЭУ, можно обеспечить потребность 2. 6 крупных административных зданий, оснащенных современной оргтехникой.

*Потребление электроэнергии в Нижегородской области. http://www. vremyna. ru

В) среднестатистическое промышленное предприятие (мебельный цех, ателье, небольшой швейный цех), с расходом электроэнергии более 500 000кВт/ч в месяц, например столярные мастерские Нижегородской ярмарки с месячным потреблением электроэнергии

527 564 кВт/ч

Таким образом, для обеспечения нужд среднего промышленного производства электроэнергии, производимой одной ВЭУ, будет недостаточно.

В течение месяца мною были проведены наблюдения за силой ветра и его направлением (Приложения № 5).

По данным этих наблюдений мною были проведены следующие расчеты:

1. вычислена средняя месячная скорость ветра. За исследуемый период она составила 4. 2 м/с

2. составлена роза ветров (Приложение № 7).

Анализ наблюдений показал, что в Нижнем Новгороде преобладают ветры

Направления со средней скоростью 4. 2 м/с, что несколько ниже золотого порога ветроэнергетики (5 м/с). Это делает невозможным использовать мощность ВЭУ на все 100 %. Но при этом в 15 из

30 дней наблюдений сила ветра составила 5 и более м/с.

3. Рассчитаем КПД использования ВЭУ в Н. Новгороде.

КПД = V ср 100% / V з. п.

КПД = 4. 2 м/с 100 % / 5 м/с = 84 %

- в Нижегородской области существует проблема энергодефицта: потребление электроэнергии в 2007 году превысило 21 млрд. кВт/ч, при этом выработка электроэнергии в области составляет лишь 10 млрд. кВт/ч. Одно из решений этой проблемы – применение ВЭУ.

- в ходе работы мы установили, что одна ВЭУ может обеспечить электроэнергией 8833 человек, что сопоставимо с численностью районного поселка или села или 2. 6 крупных административных или муниципальных здания непроизводственного типа.

- данное исследование показало, что использование ВЭУ в городах при данных климатических условиях нецелесообразно, но при этом следует учитывать, что скорость ветра в городах значительно ниже, чем на открытых пространствах и в сельской местности, поэтому правильно выносить ВЭУ за город или использовать их для нужд сельских жителей

- при данных условиях ВЭУ будет работать на 84%

Заключение.

Изучив материалы, собранные в средствах массовой информации, автор в данной работе попытался показать современное состояние и перспективы развития ветроэнергетики в России и во всем мире. А также на фоне энергетического дефицита Нижегородской области рассмотреть возможности использования для решения этой проблемы ветрогенераторов.

Анализ источников убедил нас, энергия ветра используется человеком уже более 6 тыс. лет. Ветряные мельницы и другие ветряные двигатели были надежными помощниками людей в повседневной хозяйственной деятельности, а с помощью парусного флота были сделаны великие географические открытия. С изобретением электричества многие ученые пытались заставить ветер вырабатывать электроэнергию. Разработки эти велись по всему миру, в том числе и в России, которая долгое время являлась лидером в этой области. Но, к сожалению, после недолгого подъема ветроэнергетика в нашей стране пришла в упадок.

В настоящее время мировое сообщество ежегодно потребляет большое количество электроэнергии, и при этом остро стоят проблемы загрязнения окружающей среды, изменение климата, связанное с жизнедеятельностью человека, резкое снижение сырьевых запасов полезных ископаемых.

Применение ветрогенераторов частично позволяет решать эти проблемы. В настоящее время ветроэнергетика является одним из перспективных источников энергии в мире, ведущим направлением энергосбережения и использования экологически чистой энергии. Этот сектор энергетики присутствует более чем в 50 странах мира. В России разработана «программа развития ветроэнергетики РАО «ЕЭС России»». В рамках этой программы уже действует ряд сухопутных и морских ВЭС.

К неоспоримым достоинствам ветровой энергии, следует отнести доступность, повсеместное распространение и практическую неисчерпаемость ресурсов. Но при этом в отрасли существуют и определенные проблемы, требующие скорейшего решения.

В мировой ветроэнергетики наблюдаются тенденции к снижению себестоимости вырабатываемой ВЭУ электроэнергии и снижению срока их самоокупаемости.

В ходе работы автор проанализировал экологические аспекты деятельности ВЭУ. Он убедился, что она имеет как положительные, так и отрицательные стороны. В нашей стране, как и за рубежом, есть сторонники и противники ветроэнергетики. Со своей стороны автор пришел к выводу, что в ближайшем будущем ветроэнергетика перестанет быть «альтернативной» и уверенно займет свою нишу в безальтернативных отраслях энергетической отрасли.

На основе вышеизложенных факторов автор видит необходимость использования ветроустановок в Н. Новгороде и Нижегородской области, как дополнительных источников энергии для решения остро стоящей проблемы энергодефицита.

В ходе работы автор провел исследование возможности применения ветроустановок для снабжения электроэнергией и на конкретных примерах доказал, что в природно-климатических условиях Н. Новгорода возможно использовать ВЭУ для обеспечения энергией жилых домов и административных зданий непроизводственного типа. Наиболее эффективным в наших условиях автор считает использование ВЭУ смешанного типа (ветро-дизель).

В будущем автор продолжит работу над выбранной темой, рассмотрев возможность применения ВЭУ в сельской местности. Я планирую, взяв за основу Шарангский район Нижегородской области и ряд расположенных здесь предприятий, также провести наблюдение за погодными условиями данной местности и с помощью расчетов доказать эффективность работы ВЭУ.

По мнению автора, данная работа может быть использована на уроках экологии и природопользования. Нам – будущему поколению планеты Земля, уже сейчас необходимо задуматься об экологии, ресурсосбережении и приложить все силы к решению этих остро стоящих проблем.