Труд: Ветрянка на счастье

Главная Жизнь 03:33 24 Августа 2011 3578

Ветрянка на счастье

Ветер был первым энергоносителем, который человек смог приручить. Пришла пора к нему вернуться

Напечатать

Мочь и уметь

Люди всегда пытались использовать энергию ветра себе на благо. Древние Египтяне еще за 6 тысяч лет до нашей эры стали запрягать ветер в натянутые на треугольные мачты паруса. Позже человек научился превращать энергию ветра в энергию механическую. Причем изначально ветряки использовали в основном не для помола зерна, как думают многие. В Европе XVI века они подавали воду на поля и закачивали ее в водонапорные башни. В 1526 году водонасосная станция на ветровой тяге была построена в Толедо, в 1542-м — в Глочестере, в 1582-м — в Лондоне, а в 1608-м ветер оживил водопроводную сеть Парижа.

Если в Европе ветряки чаще подавали воду, то в Голландии они эту воду убирали. Когда-то эта страна была почти вся покрыта озерами. И только в конце XVI века умные голландцы придумали обкладывать озера дамбами, строить на берегу ветряк и с его помощью, откачивая воду, осушать территорию для того, чтобы потом выпасать на ней своих знаменитых голландских коров или выращивать сельскохозяйственные культуры. В 1612 году с помощью 42 ветряков за четыре года удалось осушить озеро Бемстер, освободив под сельскохозяйственные нужды 7020 гектаров земли.

В России особых проблем с водой обычно не было, поэтому у нас ветряные мельницы использовались в основном, как и следует из названия, для помола зерна. К началу прошлого века у нас крутилось более 2,5 млн. ветряных мельниц. Их общая мощность, по самым приблизительным подсчетам, зашкаливала за 1 млн. кВт. К тому времени наша страна в вопросе использования энергии ветра числилась в самых передовых. В 1918 году русский профессор Зеленский создал «полную теорию ветряных мельниц». В ней излагались теоретические положения, которые и сейчас кладутся в основу проектов новых ветряков. Чуть позже другой известный русский ученый, Николай Жуковский организовал в основанном им Центральном аэрогидродинамическом институте отдел ветряных двигателей. К этому времени человек уже понял, что из ветра можно извлекать не только механическую, но и электрическую энергию.

Нефтяной излом

Но вместе с эрой электричества начиналась и эра нефти. Постепенно оказалось, что и пшеницу молоть, и воду качать гораздо удобнее и выгоднее с помощью установок, работающих не на непостоянном и переменчивом ветре, а на надежном и дешевом угле и солярке. В результате к середине 1920-х годов в СССР поголовье тех же ветряных мельниц сократилось в три раза.

Однако совсем оставлять ветер без работы человек не хотел. В 1931 году недалеко от Ялты была построена первая в мире крупная (по тем временам) промышленная ветровая электростанция (ВЭС) ЦАГИ Д-30 мощностью 100 кВт. Цифра эта была невелика, однако к 1938 году ее планировалось увеличить до 5 МВт. Институт ветроэнергетики, образованный на базе учрежденного Жуковским отдела ветровых двигателей, уже разработал проект нового ветрогенератора, но реализовать его не удалось. В 1938-м начатое строительство было заморожено, а институт преобразован в конструкторское бюро. Это не было случаем чисто советского самодурства: интерес к ветру в то время ослабевал везде. Дошло до того, что, когда на построенной в США в 1940 году гигантской ветроэнергетической установке мощностью 1250 кВт через несколько лет работы повредилась одна из лопастей, ее не стали ремонтировать. Расчеты показали, что ремонт обойдется дороже, чем установка дизельной электростанции.

Тем не менее малые ветрогенераторы мощностью до 30 кВт в мире все еще продолжали производить. В СССР в 1950-е годы их делали по 9 тысяч штук в год, в основном для северных поселков и целинных земель. Тогда же на целине была построена первая ветро-дизельная электростанция мощностью 400 кВт.

К началу 1960-х интерес к ветру у энергетиков пропал окончательно. Производимая из бесплатного ветра электроэнергия была крайне дорога. Учитывая, что срок службы ветроустановки составлял 20–30 лет, а стоила она немалых денег, себестоимость одного вырабатываемого ею киловатт-часа электроэнергии в конце 1970-х — начале 1980-х годов доходила до 40 центов. Это в то время, как киловатт-час, снимаемый с обычной ТЭС, стоил менее 4 центов.

Но ничто хорошее не длится долго, не говоря уж про вечно. Последние десятилетия нефтяные кризисы стали трясти планету с завидной регулярностью. Чем дальше — тем чаще. Медики, наблюдая скачки цен на нефть, сказали бы, что человечество лихорадит. Поэтому к началу 1980-х годов все работы и исследования в области альтернативной энергетики были самым срочным образом расконсервированы и продолжены.

По горизонтали и по вертикали

Современные ветродвигатели делятся на два основных типа: карусельные, с вертикальной осью вращения, и крыльчатые, с осью горизонтальной. Наиболее привычны для человека крыльчатые ветряки, так похожие на старые мельницы. Только в отличие от тех же мельниц лопастей у них несколько меньше. Исследования показали, что чем меньше у ветряка лопастей, тем выше его мощность. Поэтому сейчас практически все ветряки имеют лишь три или две, а в некоторых случаях и одну лопасть. В последнем варианте к ней добавляется противовес, чтобы соблюсти равновесие. Длина лопастей может доходить до 60 метров и даже немножко больше. Немножко больше не потому, что больше сделать невозможно, а потому, что на разных высотах ветры могут дуть в разных направлениях.

Карусельные ветряки отличаются от крыльчатых кардинально. Представьте себе разрезанную по вертикали напополам бочку. Закрепите обе половинки на одной свободно вращающейся вертикальной оси так, чтобы располагались они строго симметрично относительно этой оси. Теперь, какой бы ветер на них ни дул, он всегда будет одну половинку просто обдувать снаружи, а другую — задувать внутрь. Большая сила будет приходиться на ту половинку, в которую «задувает». Соответственно, установка начнет вращаться в направлении действия большей силы. Примерно так и устроен примитивный карусельный ветряк. Главным его преимуществом, по сравнению с крыльчатым, является то, что он не зависит от направления ветра. А это значит, что его не только не надо разворачивать, но и то, что он не ограничен теми самыми максимальными 120 метрами, что останавливают проектировщиков его крыльчатых конкурентов. Теоретически высота его может быть любой вплоть до нескольких десятков километров. Вторым плюсом «каруселей» является то, что они начинают работать при значительно меньшей скорости ветра, чем «крыльчатки».

Однако коэффициент полезного использования силы ветра у крыльчатых конструкций пока значительно выше, поэтому и используются они гораздо чаще. Сейчас на их долю приходится более 90% всех промышленных энергоустановок в мире.

Ветровых генераторов установлено уже немало. Одна только датская фирма Vestas Danich Wind Technology с начала 1980-х годов построила по всему миру более 11 тысяч ВЭС. На Западе ветровая энергетика сейчас — одна из самых быстрорастущих отраслей энергодобычи. За прошлый год ее прирост составил, по данным WWEA (World Wind Energy Association — главной мировой организации, занимающейся изучением, пропагандой и внедрением ветроэнергетики), 24,3%. На конец прошлого года суммарная установленная мощность ветровых электростанций достигла почти 196,6 ГВт, в то время как всего пять лет назад она не дотягивала до 100. При этом в некоторых странах, например в Дании, доля ветровой энергетики в общем котле составляет более 20%, а в где-то и вовсе зашкаливает и за 40. Так, 22 марта этого года в Испании дули такие ветра, что местные ветрогенераторы удовлетворили за сутки 40,6% от всего энергопотребления страны.

Сейчас лидером в этой области является Китай — за последние пять лет он поднял мощность своих промышленных ВЭС с 1260 до 41 800 МВт. Далее идут США (40,2 ГВт), Германия (27,2 ГВт), Испания (20,6 ГВт) и Индия (13 ГВт). Самые крупные ветрогенераторы мощностью 6 (компания Enercon, 2005 год) и 5 (REpower Systems, 2004 год) МВт установлены в Германии. Высота башни 5-мегаваттного исполина составляет 120 метров, диаметр ротора — 126 метров, а гондола (верхняя часть установки, включающая турбину и генератор) весит более 200 тонн.

Где немцу — конфета, русскому — смерть

От былого лидерства нашей страны в области ветроэнергетики сегодня не осталось и следа. В списке 75 стран, в энергосистеме которых имеется и ветряная составляющая, мы занимаем не очень почетное 50-е место. На конец прошлого года Россия имела общую мощность ВЭС 16,5 МВт. Даже не говоря про Китай, это в 5,5 раза меньше Украины (87 МВт), в 9 раз меньше мощностей Эстонии (149 МВт) и даже в 2 раза меньше мощностей карликового государства Люксембург (35,3 МВт), по площади сравнимого с городом Сочи.

Это тем более обидно, что экономический потенциал у российской ветроэнергетики огромен. По подсчетам специалистов, он составляет 260 млрд. кВт*час/год — почти треть производства электроэнергии всеми электростанциями страны. А технический потенциал составляет более 50 трлн. кВт*час/год, что перекрывает общее энергопотребление страны более чем в 60 раз.

Крупнейшей действующей ВЭС России сейчас является запущенная в 2002 году Куликовская ВЭС (Калининградская область). Ее мощность составляет 5,1 МВт, за год она выдает в среднем 6 млн. кВт/час. Кроме того, работают Анадырская ВЭС (2,5 МВт), ВЭС у деревни Тюпкильды (Башкортостан, 2,2 МВт) и несколько более мелких электростанций мощностью до полутора мегаватт.

И ведь сказать, что у нас как-то несерьезно относятся к ветряной энергетике, нельзя. Существует специально принятая несколько лет назад «Программа развития ветроэнергетики РАО «ЕЭС России», проработаны и приняты программы строительства крупных ВЭС. Некоторые из них даже уже начали строиться. В 20 км от Элисты заложена площадка Калмыцкой ВЭС с планируемой мощностью 22 МВт, существуют проекты Ленинградской ВЭС (75 МВт), Морской ВЭС (Карелия, 30 МВт), Приморской ВЭС (30 МВт), Магаданской ВЭС (30 МВт), Чуйской ВЭС (Алтай, 24 МВт), Усть-Камчатской ВДЭС (16 МВт) и так далее. В 2005 году совместно с датской фирмой Ramboll и Датским энергетическим управлением было начато строительство Морского ветропарка мощностью 50 МВт в Калининградской области. В планах была установка на морском побережье 25 мачт высотой по 60 метров, на вершине каждой из которых должны были быть смонтированы двухмегаваттные ветрогенераторы. Однако строительство было остановлено и законсервировано. Точно так же, как были законсервированы и все другие проекты. Причина простая — почти полное отсутствие государственной поддержки. По нашим законам экологически чистые ВЭС ничем не отличаются от ТЭС или АЭС. Они облагаются теми же налогами, их совсем не просто встроить в общую энергосистему, их хозяева должны сами обустроить инфраструктуру, подводить ЛЭП, оборудовать подъездные пути и прочее. В результате ветряной киловатт-час в России получается в полтора раза дороже киловатт-часа атомного. А раз так, то лучше пустить деньги на строительство АЭС. Что мы пока и делаем.

Напечатать

Жизнь 14:48 / 03 Апреля 2026 6705

В Крыму подростка посадили за участие в терроризме и поджоге

Ещё один юноша отделался условным сроком

В Крыму суд вынес приговоры 16-летнему и 17-летнему жителям Симферополя, которые обвинялись в участии в деятельности террористической организации, умышленном уничтожении чужого имущества путем поджога (ч. 2 ст. 205.5, ч. 2 ст. 167 УК РФ). Как...