ОФШОРНЫЕ ВЭС ИЛИ ВЭС МОРСКОГО БАЗИРОВАНИЯ

Успех первых офшорных ВЭС, установленных на мелководье в прибрежной зоне, вызвал огромный интерес к использованию ветрового потенциала прибрежных зон, особенно после того, как количество подходящих для ветроэнергетики площадок на суше уменьшилось из-за повсеместной установки "сухопутных" ВЭУ. В море ветер дует сильнее, а большинство стран Северной Европы обладает большими территориями мелководья, расположенными недалеко от береговой линии. Оба эти фактора имеют огромное значение для дальнейшего крупномасштабного развития офшорной ветроэнергетики. Во-первых, увеличение средней скорости ветра на 10% может привести к возможному приросту выработанной энергии на 30%. Во-вторых, использование континентального шельфа глубиной до 30 м и расстоянием от берега до 30 км предполагает значительные экономические преимущества. В условиях будущего технологического прогресса, например, плавучие ВЭС или высоковольтные линии передач постоянного тока смогут помочь в освоении глубоководных территорий Средиземноморья и других пригодных для ветроэнергетики участков, расположенных как за пределами Европы, так и на отдаленных морских территориях. В недавно проведенном исследовании в рамках европейской программы по энергетике "без атомной энергии" - JOULE потенциал использования офшорной ветроэнергетики в странах Евросоюза был оценен величиной, в два раза превышающей современное потребление энергии. В 90-х годах были предприняты первые многообещающие шаги по развитию офшорных технологий и накоплению опыта. Была обоснована возможность создания и развития офшорной ветроэнергетики. Учитывая существующую потребность в экологически чистой энергетике, появление новой технологии было отмечено как значительный вклад в решение проблемы энергообеспечения в Европе. Кроме того, внедрение офшорных технологий имеет меньше ограничений с точки зрения охраны окружающей среды, чем наземных, благодаря наличию огромных подходящих территорий и более мягких требований к шуму. В целом, перспективы офшорной ветроэнергетики оценены весьма положительно. Сегодняшние инвестиции в эту технологию можно рассматривать как подготовку к огромному энергетическому рынку завтрашнего дня. Офшорная ветроэнергетика является особенно обещающей в странах с высокой плотностью населения и, следовательно, испытывающих недостаток в подходящих для ветроэнергетики площадках, расположенных на суше. Капитальные затраты на строительство ВЭУ морского базирования превышают затраты на строительство наземных, однако и производство энергии на офшорных ВЭУ существенно выше. Датские электроэнергетические компании объявили о планах строительства ВЭС суммарной установленной мощностью до 4000 МВт в офшорных зонах после 2000 года. Ожидается, что запланированные офшорные ВЭС выработают 13,5 ТВт·ч электроэнергии, что соответствует 40% потребления электроэнергии в Дании. Четыре офшорных участка (площадью 135-500 км² и глубиной 5-15 м) оценены в качестве подходящих для установки ВЭУ при условии решения ряда вопросов, связанных, например, с экологией, ландшафтом, рыболовством, обороной, связью, транспортом или национальными памятниками. Себестоимость 1 кВт·ч выработанной энергии при условии ссуды на 20 лет и 5% скидки оценивается на уровне 0,05 долларов США.
Весной 1998 года 5 демонстрационных проектов по строительству офшорных ВЭС были реализованы в Дании, Нидерландах и Швеции. Технические характеристики этих станций выглядят следующим образом: использовались ВЭУ среднего размера, класса 500 кВт; общая установленная мощность ВЭС до 5 МВт; глубина воды менее 10 м; достаточно близкое расстояние от берега - от 40 м до 6 км. Стоимость выработанной энергии на пилотных ВЭС значительно превышала показатели традиционных ВЭС, установленных на хорошем, с точки зрения ветроэнергетики, участке. Однако "План работы для больших офшорных ВЭС", существующий в Дании, отмечает, что стоимость энергии, выработанной на офшорных ВЭС, конкурентоспособна со стоимостью энергии, выработанной на береговых ВЭС, установленных на среднестатистических площадках. Более того, стоимость энергии, выработанной за счет ветра, близка или находится в диапазоне цен на энергию, выработанную за счет других источников энергии. Первая в мире офшорная ветростанция находится к северу от острова Лолленд (южная часть Дании). ВЭС Виндеби, построенная в 1991 году коммунальными службами SEAS недалеко от Балтийского побережья Дании, состоит из одиннадцати ВЭУ мощностью 450 кВт каждая. Они установлены на расстоянии от 1,5 до 3 км к северу от береговой линии острова Лолленд, поблизости от населенного пункта Виндеби. ВЭУ были спроектированы так, чтобы высоковольтные трансформаторы находились непосредственно в башнях, а входные двери располагались выше, чем обычно. На станции установлены также две анемометрические мачты для изучения ветровых условий, в частности, турбулентности. Проект был выполнен безупречно. Несмотря на то, что производство электроэнергии несколько уменьшено из-за существующего препятствия для потока ветра со стороны острова Лолленд, все же оно превышает на 20% показатели аналогичных береговых станций. Офшорная ВЕС в Дании (Vindeby)
Вторая в мире офшорная ВЭС расположена также в Дании, между полуостровом Ютландия и маленьким островом Туна. Офшорная ВЭС Туна Кноб в Каттегатском море, построенная в 1995 году коммунальными службами Msdtkraft, расположена в районе, где глубина составляет 3-5 м. Эта территория имеет большую экологическую ценность как район обитания множества птиц и как живописная часть прибрежной ландшафтной зоны. Кроме того, во время планирования ВЭС было выполнено тщательное археологическое исследование участка. ВЭС состоит из десяти 500 кВт горизонтально-осевых ВЭУ с регулируемым наклоном лопастей. Ротор каждой машины имеет диаметр 39 м, состоит из 3 лопастей и является наветренным. Турбины установлены на специально разработанных бетонных фундаментах с кессонами. ВЭУ подсоединены к центральной энергосистеме Ютландии 6-километровым подводным кабелем. Работа каждой турбины контролируется дистанционно из центра управления, расположенного в Хасле. Система контроля постоянно собирает все необходимые данные, которые передаются по системе радиосвязи от каждого датчика каждой турбины на компьютеры в Хасле. Согласно обычной программе по обслуживанию и ремонту ВЭС, проведение регламентных работ непосредственно на ВЭС необходимо лишь 2 раза в год. ВЭУ были специально разработаны для работы в морских условиях. Для замены основных компонентов, например, таких как генераторы, не прибегая к помощи плавучих кранов, каждая оборудована электрическим подъемным краном. Коробки передач также были модернизированы, что позволило на 10% увеличить частоту вращения по сравнению с турбинами традиционных ВЭС. В результате производство электроэнергии увеличилось приблизительно на 5%. Подобная модернизация осуществима в условиях морского пространства, так как для ВЭС, которая находится в 3 км от острова Туна и в 6 км от полуострова Ютландия, не существует особых проблем, связанных с распространением шума. Результаты работы ВЭС оказались отличными: выработка энергии оказалась выше расчетной. Так, на ноябрь 1995 года ВЭС выработала 1,3 ГВт·ч электроэнергии, что на 40% превысило предполагаемую величину. Себестоимость 1 кВт·ч электроэнергии оценивается на уровне 0. 49 датских крон (около 0.07 центов США) при годовой производительности в 15 ГВт·ч. Затраты на строительство ВЭС Туна Кноб оценены в 78 млн. датских крон (около 12 млн. евро). Уровень шума от работы офшорной ВЭС на ближайшем к станции острове Туна составляет 15 децибел (тише, чем человеческий шепот), на территории Ютландии шума не слышно совсем.

МАЛЫЕ ВЕТРОТУРБИНЫ

ВЕТЕР "ПРОТИВ" ДИЗЕЛЯ И РАСШИРЕНИЯ ЭНЕРГОСЕТЕЙ

Использование малых ВЭУ часто имеет ряд социально-экономических преимуществ перед использованием дизельных генераторов или расширением существующей энергосистемы. Ветросистема меньше по размеру, она представляет собой единый модуль и необходимо меньше времени на ее установку, чем на работы по расширению существующей энергосистемы. Во многих странах продление высоковольтной линии передач на расстояние в 1 км будет стоить дороже, чем малая ВЭУ небольшой установленной мощности. С другой стороны, по сравнению с дизельными генераторами первоначальная стоимость ВЭУ выше, но с точки зрения пользователей они намного лучше в работе. Некоторые агентства с благотворительной целью поставляют дизельные генераторы в страны третьего мира бесплатно, но затраты, связанные с их эксплуатацией (топливо, обслуживание, ремонт, запчасти) ложатся на плечи местного населения. Естественно, что для решения этих проблем необходима твердая валюта, а ее отсутствие вызывает резкое ограничение по использованию генераторов и сроку их службы. Многим странам приходится импортировать ископаемое топливо, и потребность в дизельном топливе увеличивает нагрузку на импорт. В подобных случаях малые ВЭУ могут быть лучшей альтернативой. Экономические расчеты для малых ВЭУ показывают их конкурентоспособность, особенно это справедливо для ветротурбин мощностью более 250 Вт. На территории, где средняя скорость ветра превышает 4 м/сек, установка ВЭУ для ежедневной выработки электроэнергии до 1 кВт·ч будет дешевле, чем использование дизельного генератора, расширение энергосети или установка фотоэлектрических систем. Подобные ветровые показатели характерны для большинства развивающихся стран. При необходимости более высокой ежедневной выработки энергии "экономика" ветроэнергетики становится еще лучше. Например, ВЭУ мощностью 10 кВт уже при скорости ветра в 3-3,2 м/сек становится рентабельной. Территорий, где скорость ветра менее 3 м/сек, не так уж много. На территории Монголии, например, действуют 50 тысяч малых ВЭУ. Подобный успех стал возможен благодаря благоприятным климатическим условиям и последовательной маркетинговой политике. Минимальная ежемесячная скорость ветра более 5 м/сек, существующая в течение года на обширных степных территориях, является залогом бесперебойного обеспечения кочевников электроэнергией. Использование электрического освещения, радио и телевещания представляют собой те немногочисленные современные удобства, которые доступны людям, проживающим в этих отдаленных местах. Несколько частных компаний, конкурируя друг с другом, разработали дешевые и доступные модели ВЭУ. Местные власти субсидируют до 50% стоимости оборудования.

СТОИМОСТЬ

Малые ВЭУ являются привлекательной альтернативой или дополнением для людей, у которых энергопотребление, необходимое для бизнеса или дома, превышает 100-200 Вт. В отличие от фотоэлектрических систем, у которых, в основном, себестоимость электроэнергии не зависит от площади фотоэлектрических батарей (ФЭБ), себестоимость электроэнергии, выработанной за счет ветра, уменьшается пропорционально увеличению размера установки. Например, 1 Вт установленной мощности 50 Вт-ной ВЭУ будет стоить около 8 долларов США, в то время как стоимость 1 Вт ФЭБ - 5 долларов США. Поэтому при прочих равных условиях фотоэлектричество обойдется дешевле. Но с увеличением размеров ВЭУ понижается стоимость 1 Вт установленной мощности: для ВЭУ мощностью 300 кВт 1 Вт мощности будет стоить до 2,5 долларов США, в то время как стоимость 1 Вт мощности ФЭБ 300 кВт будет по-прежнему стоить 5 долларов США. Для ВЭУ установленной мощности 1500 Вт удельная стоимость понизится до 2 долларов США за 1 Вт, а для ВЭУ установленной мощности 10 000 Вт стоимость (без учета электроники) будет 1,50 доллара США за 1 Вт. Стоимость систем управления и контроля для ФЭБ по существу такая же, как и для ВЭУ. Стоимость электропроводки для ФЭБ выше, чем для ВЭУ.