Ветроэнергетика Беларуси

Ветроэнергетика Беларуси

 

Беларусь не располагает  собственными топливно-энергетическими  ресурсами (ТЭР). Лишь 15% собственных  ТЭР покрывают потребности страны, остальные 85% импортируются — в  основном из России. В последние  годы наблюдается постоянный рост цен  на топливо и импортируемую электроэнергию. Этот рост будет иметь место и  далее до достижения мировых цен. В связи с этим для Беларуси чрезвычайно важно включать в  топливно-энергетический баланс вторичные  энергоресурсы и возобновляемые источники энергии, одним из которых  является ветер.

 

Ветроэнергетика, как и  любая отрасль хозяйствования, должна обладать тремя обязательными компонентами, обеспечивающими ее функционирование:

1) ветроэнергетическими ресурсами, 2) ветроэнергетическим оборудованием, 3) развитой ветротехнической инфраструктурой.

 

1. Для ветроэнергетики  Беларуси энергетический ресурс  ветра практически неограничен.  В стране имеется развитая  централизованная электросеть и  большое количество свободных  площадей, не занятых субъектами  хозяйственной деятельности. Поэтому  размещение ветроэнергетических  установок (ВЭУ) и ветроэлектрических  станций (ВЭС) обусловливается  только грамотным размещением  ветроэнергетической техники на  пригодных для этого площадях.

2. Возможности приобретения  зарубежной ветротехники весьма  ограничены вследствие отсутствия  достаточного выбора именно того  оборудования для ВЭУ и ВЭС,  которое соответствует климатическим  условиям Беларуси, а также мощного  противодействия ответственных  административных работников от  официальной энергетики.

3. Отсутствие инфраструктуры  по проектированию, внедрению и  эксплуатации ветротехники и,  соответственно, практического опыта  и квалифицированных кадров можно  преодолеть только в ходе активного  сотрудничества с представителями  развитой ветроэнергетической инфраструктуры  зарубежья.

 

Темпы увеличения суммарной  мощности ВЭУ и ВЭС в мире имеют  тенденцию к быстрому росту. Так, суммарная мощность всех ВЭС планеты  в 2001 г. составила 24,35 ГВт, а к концу 2006 г. — уже более 74 ГВт и продолжает иметь неуклонную тенденцию к  увеличению. Европейская ассоциация ветроэнергетики (EWEA) пересмотрела планы  роста установленных ветроэнергетических  мощностей в Европе к 2010 г. от прежней  цифры в 40 ГВт до 60 ГВт. На Европу приходится около 70% мировых ветровых мощностей, наибольшая часть которых  расположена в Германии, Испании  и Дании. В странах Европы в  зависимости от ветровых потоков  ветроэнергетические мощности имеют  следующее базирование:

— внутриконтинентальное (ВЭС  и единичные ВЭУ размещаются  внутри континента);

— прибрежное (ВЭС размещаются  вблизи или вдоль морского берега);

— морское (ВЭС размещаются  в открытом море неподалеку от побережья).

 

Поскольку характеристики ветра  внутри континента отличаются от характеристик  ветра прибрежных зон и вблизи побережья, характеристики соответствующих  ВЭУ (начальная скорость вращения, скорость достижения номинальной мощности и  др.) также разнятся. Так, хорошо зарекомендовавшие  себя в эксплуатации ВЭУ внутриконтинентального базирования ряда немецких фирм начинают работу со скоростей ветра 3,0-4,0 м/с  и достигают номинальной мощности при скоростях 10-13 м/с. Следовательно, освоение ветроэнергетики в Беларуси необходимо вести, ориентируясь на ВЭУ  зарубежного производства внутриконтинентального базирования. Карта зонального распределения  среднегодовых фоновых скоростей  ветра в Беларуси приведена нарисунке.

 

Согласно мировой практике, типоряд ВЭУ В12 и В14 по номинальной  мощности соответствует диапазону  от 1 кВт до 1,5 МВт. При этом ВЭУ  В12 для континентального базирования  в Европе обладают диапазоном номинальной  рабочей скорости ветра в центре ветродвигателя от 12 до 14 м/с, а ВЭУ  В14 прибрежного и морского базирования  имеют такую номинальную скорость более 14 м/с. Определен также типоряд  ВЭУ В6, В8, В10 на соответствие ветровым климатическим зонам, характерным  для равнинно-холмистой местности. Для типоряда ВЭУ В6, В8, В10 на уровне оси ветродвигателя номинальная  рабочая скорость ветра соответственно распределяется в диапазонах 6-8 м/с, 8-10 м/с и 10-12 м/с. Работы по оценке технического ветроэнергетического ресурса Беларуси выполнены совместно НПГП «Ветромаш», РУП «Белэнергосетьпроект» и  Госкомитетом по гидрометеорологии (таблица 1). Сведения о ветроэнергетических  ресурсах Беларуси изложены в отчетах  по научно-исследовательским работам  и в публикациях, использованных при формировании Ветроэнергетического кадастра, который включает:

— информационный банк данных о ветроэнергетических характеристиках  на территории Беларуси;

— информационную базу данных с программным обеспечением для  расчетов ветроэнергоресурсов на территориях  и оценки ветроэнергетического потенциала конкретной ВЭУ в конкретном месте  ее внедрения;

— Ветроэнергетический атлас, содержащий набор карт размещения ветротехники В12 и В14 континентального базирования  на отдельных территориях Беларуси и паспорта точек (площадок) преимущественного  внедрения ветротехники;

— временные руководящие  документы по применению, созданию, сертификации, строительству и эксплуатации ветротехники;

— временное руководство  по оценке ветровых режимов по требованиям  ветроэнергетики на период 2005-2020 гг.

 

Гарантированная выработка  утилизируемой энергии ветра  с 7% территории Беларуси составит 14,65 млрд кВт(ч. Использование же зон с  повышенной активностью ветра гарантирует  выработку энергии ВЭУ до 6,5-7,5 млрд кВт(ч с окупаемостью затрат в течение 5-7 лет. Абстрактные сведения о территориальном распределении ветроэнергоресурсов, способствующие планированию развития ветроэнергетики в Беларуси, дополнены разработкой комплекта карт и паспортизацией возвышений (таблица 2). Эти карты, являясь основной частью Ветроэнергетического атласа Беларуси, в достаточной мере обосновывают по региональным признакам возможности практической реализации возведения ВЭУ и ВЭС на территориях страны в целом и каждой области.

 

Для первоначального этапа  развития ветроэнергетики Беларуси определены 1840 площадок для строительства  как одиночных ВЭУ, так и ВЭС  с потенциалом более 200 млрд кВт(ч. Выявленные на территории Беларуси площадки под ветроэнергетику — это, в  основном, гряды холмов высотой от 20 до 80 м с фоновой скоростью  ветра 5 м/с и более, на которых  можно возвести от 5 до 20 ВЭУ. Каждому  внедрению должно предшествовать детальное  обследование места строительства  ВЭУ. Невыполнение условий по результатам  обследований приведет к значительным ошибкам в оценке выработки энергии. При выборе конкретных образцов ВЭУ  необходимо дополнительно учитывать  ряд факторов, связанных с величиной  фактического ветроэнергетического ресурса  в месте непосредственного размещения ВЭУ. К таким факторам относятся: абсолютная высота местности, высота возвышения площадок и их открытость, отдаленность предполагаемого места размещения ВЭУ от потребителя и особенно от линий электропередачи, в т.ч. от трансформаторных подстанций и т.п. Выборочные обследования зон опытной  эксплуатации ветротехнического оборудования на территории Беларуси показали, что  при оптимальном выборе строительной площадки для возведения ВЭУ (на возвышениях  и открытой местности, на берегах  водных массивов и т.п.) окупаемость  ВЭУ при среднегодовой скорости ветра 6-8 м/с укладывается в срок около 5 лет. Наиболее эффективно обеспечивается использование современной зарубежной ветротехники на территориях зон  со среднегодовыми фоновыми скоростями не ниже 4,5 м/с на холмистом рельефе. К таким регионам относятся: возвышенные  районы большей части севера и  северо-запада Беларуси, центральная  зона Минской области включая  прилегающие с запада районы, Витебская  возвышенность. Местами на обследуемых  территориях возможно обнаружение  не выявленной ранее энергоэффективной  холмистости, а также других энергоэффективных  площадок для строительства не только мощных ВЭУ, но и ВЭС (например, в  продуваемых долинах большой  протяженности, вблизи крупных водных массивов, на высоких откосах и  т.п.).

 

Исходя из ветроэнергетического потенциала только в Минской области  насчитывается 1076 строительных площадок под размещение на каждой от 3 до 10 ВЭУ  континентального базирования мощностью  до 1000 кВт. Среднегодовая выработка  только 10% этих ВЭУ в статистическом распределении времени работы в  номинальном режиме от 2500 до 3300 часов  в год на срок эксплуатации установок  составляет около 2676 млн кВт(ч. Соответственно среднегодовая экономия жидкого  топлива составит более 800 тыс. тонн. Сроки окупаемости капитальных  вложений в ветротехнику сопоставимы  со сроками окупаемости малых  гидроэлектростанций, парогазовых  и газо-мазутных электростанций и  значительно ниже данных сроков для  угольных, атомных и дизельных  электростанций. По завершении срока  окупаемости затраты на эксплуатацию ВЭУ неизмеримо ниже аналогичных  затрат для электростанций, работающих на жидком, газообразном, твердом и  ядерном топливе, т.к. не нуждаются  в поставках ископаемых источников энергии. Следует учитывать, что  ветроэнергетическая отрасль за счет каждой ВЭУ начинает вырабатывать энергию немедленно после монтажа и при этом не требует гигантских единовременных капитальных вложений, также как и концентрированных вложений при заменах по завершении сроков эксплуатации каждой отдельной ВЭУ. Основными препятствиями к развитию ветроэнергетики в Беларуси как путем внедрения зарубежной ветротехники континентального базирования, так и посредством организации производства собственных ВЭУ остаются проблемы финансирования работ по созданию ВЭУ и ВЭС, тарифной и налоговой политики, отсутствия льгот при закупке и эксплуатации ветроэнергетического оборудования, стандартизации и сертификации продукции.

 

Литература

1. Рекомендации по определению  климатических характеристик ветроэнергетических  ресурсов. «Госкомгидромет СССР  — ГГО им. А.И. Воейкова» и  НПО «Ветроэн». Ленинград: Гидрометеоиздат, 1989.

2. НИР №12488 «Методические  указания по обоснованию и  разработке схемы размещения  площадок под ветроэнергетические  установки на территории Республики  Беларусь», руководитель к.т.н.  Пекелис В.Г., Минск, НИПИ «Белэнергосетьпроект», 1995.

3. НИР 06.4.1 «Формирование  информационного банка данных  по ветроэнергетическому потенциалу  в зонах предполагаемого внедрения  ветроустановок», руководитель к.т.н.  Шадурский Г.П.; ГНТП тема «Жилищно-коммунальное  хозяйство», Минск, НПГП «Ветромаш», 1998.

4. Лаврентьев Н.А., Жуков  Д.Д. Белорусская ветроэнергетика  — реалии и перспективы//Энергия  и менеджмент, №3 и 4, 2002.

5. Лаврентьев Н., Жуков  Д. Основные виды возобновляемой  энергии. Потенциал Беларуси //Энергетика  и ТЭК», №7, 2003.

 

В.Г. ПЕКЕЛИС, «Белэнергосетьпроект», Н.А. ЛАВРЕНТЬЕВ, Международная академия экологии, Г.Г. КАМЛЮК, Госкомгидромет Беларуси, Минск

 

Этот доклад был сделан на международном семинаре «Проблемы  и перспективы развития возобновляемой энергетики в Республике Беларусь», проведенном в рамках 7-й международной  научной конференции «Сахаровские чтения 2007 года: экологические проблемы XXI века» на базе Международного государственного экологического университета им. А.Д. Сахарова (Минск, 17-18 мая 2007 г.).