Энергия ветра является наиболее используемой, среди возобновляемых источников. Это происходит потому, что начальные капиталовложения в эту отрасль относительно низкие. Ветроустановки, как и солнечные электростанции, особенно эффективны в небольших поселениях, для автономных энергопотребителей, отдаленных от централизованных систем энергоснабжения. Для них энергия ветра и Солнца является самым экономичным источником электричества. Характерен в этом отношении пример Дании, разбросанной на многочисленных островах, которые трудно объединить централизованной энергосистемой. Сегодня здесь насчитывается свыше 4 тысяч ветроустановок, на которые приходится около 5% всей вырабатываемой в стране электроэнергии. Заметим, что энергии не только самой экологически чистой, но и дешевой. Если в начале 1990-х гг. 1 кВт ч ее стоил одну шведскую крону, то теперь — в 4 раза дешевле. Это значительно меньше аналогичного показателя для АЭС и угольных ТЭС, и даже конкурентоспособной дешевой шведской гидроэнергии. Датские ветроустановки пользуются большим спросом — свыше половины мирового спроса на них удовлетворяется датскими фирмами и их лицензиатами. Это явилось результатом стратегического предвидения государства, восприимчивого к нововведениям и к стратегическому партнерству с промышленностью, что позволяло Дании занять выгодные позиции в преддверии новой постиндустриальной эры. Россия обладает колоссальным суммарным потенциалом энергии ветра. Вдоль берегов Северного Ледовитого океана на протяжении 12 тыс. км господствуют ветры со среднегодовой скоростью свыше 5-7 м/с. (Считается, что ветроустановки эффективны при среднегодовых скоростях ветра выше 4-5 м/с. ) Суммарная мощность ветра на Севере достигает 45 млрд. кВт, Успешно работают ветроэлектростанции на Новой Земле, в Амдерме, на мысе Уэлен, на островах Врангеля, Шмидта, Командорах (остров Беринга). Ветроустановки успешно заменяют на Севере малые дизельные электростанции, для работы которых необходимо завозить дорогостоящее (иногда импортное) топливо.[1] Вертяная установка может обеспечить электороэнергией частный дом. Ориентировочная стоимость устарновки около 600 долларов за киловат. Но шум, который она производит, заставляет многих отказаться от их использования. А для удовлетворения нужд промышленных предприятий требуются большие площади. И ветряные электростанции эффективно размещать в основном на побережье. Это заставляет строить дополнительные линии электропередач. А передача энергии к потребителям на большие расстояния создает дополнительные потери. К тому же, постройка на побережье крупных ветряных электростанций наносит ущерб туристическому бизнесу. Да и амортизационные расходы больших комплексов довольно высоки. Но эти трудности преодолимы. Сейчас стоимость ветряной энергии почти равна стоимости энергии, полученной из традиционных источников.
Лопастная ветроэнергетика, кто бы спорил, прекрасна и удивительна, если бы не несколько назойливых «но» в виде локальных климатических изменений (вполне возможны!), шума, низкочастотных вибраций, радиопомех и, конечно, бед для летучих мышей и птиц. Список выглядит мелочно, но ведь от него не отмахнуться. Однако есть варианты. И очень красивые. Один из них предлагает нью-йоркское дизайнерское бюро Atelier DNA, выигравшее второй приз в международном конкурсе Land Art Generator, цель которого — предложить идеи энергообеспечения «зелёного», свободного от автомобилей города Масдара, что будет построен неподалёку от Абу-Даби на площади в 6 кв. километров.
Вместо лопастей у них будут умные, энергоэффективные стебли, воскликнули американские разработчики, подсмотревшие идею у природы: просто вспомните, как колышутся на ветру камыш или рогоз. Здесь та же самая история: высокотехнологичные ветростебли (Windstalks), лишённые, разумеется, каких бы то ни было лопастей, генерируют электричество тогда, когда есть ветер. Когда он раскачивает их. И вот почему. Atelier DNA считает, что для Масдара будет достаточно 1 203 ветростеблей, отстоящих друг от друга на 10–20 метров, каждый в 55 метров высоты, с бетонным основанием. Диаметр ветростеблей, выполненных из пропитанного смолой углеволокна, у основания составляет 0,3 м; к вершине конструкция сужается до 0,05 м. Каждый ветростебель содержит электродные слои и керамические диски из пьезоэлектрического материала, при сжатии генерирующие ток. Само собой, сжатие является следствием покачивания «стебля» на ветру. «Идея родилась тогда, когда мы искали примеры «кинетических генераторов» в природе», — поясняет один из основателей Atelier DNA и автор концепт-проекта Дарио Нуньес-Амени, работавший, к слову, вместе с Томасом Сиглем. На энергетику Масдар готов выделить лишь 26 000 кв. м. По предварительным оценкам, с этой площади можно «собрать» столько же энергии, сколько даёт обычная ветроферма, размещённая на таком же участке. «Наши ветростебли весьма эффективны, поскольку не имеют потерь на трение, от которых страдают механические системы вроде ветряков», — говорит г-н Нуньес-Амени. Бетонное основание каждого ветростебля имеет собственную форму, чтобы было куда бежать дождевым потокам. В итоге вода будет попадать на определённые площадки земли, помогая расти зелёным насаждениям. Вы угадали, если подумали о своеобразном парке. Именно так мыслят авторы проекта: это место не должно пустовать, быть безлюдной техзоной. В основании ветростебля располагается умформер в виде амортизатора, преобразующего кинетическую энергию колебаний ветростебля в электричество. Чтобы понять, о чём идёт речь, загляните на сайт компании Levant Power, производящей подобные амортизаторы для гибридных автомобилей, или просто посмотрите это видео. Само собой, ветер дует не всегда, и это нашло отражение в проекте. В основании ветростебля один над другим располагаются два танка, работающие подобно гидроаккумулятору: вода из верхней полости, вращая турбины, поступает в нижнюю, вырабатывая энергию в минуты/часы затишья. И ещё один симпатичный рекреационный штрих: наверху «стебля» располагается LED-лампочка, горящая ярче, если ветер сильный. Прекрасное будет место для ночных прогулок, не находите? Кстати, авторы проекта подозревают (точнее, очень надеются), что собственно ветростебли будут вести себя подобно тому же камышу — легко вибрировать и трепетать на ветру... Право же, симпатичная картинка вырисовывается. Как вы уже поняли, ветростебель, по задумке авторов, столь же энергоэффективен, что и обычный ветряк. При этом, победно уточняет Дарио Нуньес-Амени, с единицы площади его ферма будет давать больше электричества, поскольку ветростебли можно расположить очень близко друг к другу. Напомним, что ветротурбина нуждается в свободной площадке с размерами не меньше трёх диаметров ротора. Во избежание турбулентности.
Ветроэнергетика сейчас считается наиболее перспективной отрослью для инвестирования, но сделать точный прогноз ее развития довольно затруднительно. Использование данных и прогнозов из различных источников позволяет предположить, что себестоимость ветроэнергии будет составлять 64-74% в 2010 г. и около 41-55% в 2020 г. по сравнению со среднеотраслевой ценой ветровой электроэнергии в 2000 г. Ветровая электроэнергия станет дешевле электроэнергии, получаемой на тепловых электростанциях, использующих ископаемое топливо, уже в 2006 г. , и это послужит одним из факторов, ускоряющих снижение себестоимости электроэнергии в целом. Уже в настоящее время ветровая энергетика близка к тому, чтобы стать конкурентоспособной по ценам с традиционными отраслями энергетики. Особый интерес в данном случае представляет существующий снижающийся тренд себестоимости ветровой электроэнергии, который позволяет ценам на ветровую электроэнергию состязаться на равных и даже предлагать более выгодные условия по сравнению с ценами на электроэнергию, получаемую из ископаемого топлива. Последние прогнозы, полученные из различных источников, предполагают падение инсталляционных (капитальных) расходов до 600-990$ за один киловатт установленной мощности в 2010 г. и до 380-940$ в 2020 г. Производственные (эксплуатационные) расходы соответственно будут находиться на уровне 15-24$ за один мегаватт в 2010 г. и 7-18$ в 2020 г. Разница в прогнозах частично обусловлена разной оценкой себестоимости ветровой энергии в настоящий момент у разных авторов, находящихся в большинстве своем под влиянием конъюнктурных интересов. Поэтому ни одна из цен не может быть использована для характеристики инсталляционных расходов или себестоимости электричества. Речь идет о тренде. Растущий тренд строительства все более мощных ветряных электростанций ускоряет падение себестоимости электроэнергии и в свою очередь затрудняет прогнозирование. По этим причинам сравнение себестоимости производства электроэнергии сегодня делают с осторожностью. При этом предполагают, что мощность ветра, процентные ставки и период амортизации не меняются, однако эти факторы редко учитываются на практике. Поэтому большая часть приведенной в настоящей статье информации базируется на стоимости инсталляционных расходов на один киловатт установленной мощности. Опыт показывает, что большинство недавних прогнозов роста ветроэнергетики и снижения себестоимости производства ветроэнергии оказались заниженными. Так, для примера, согласно прогнозу, сделанному Всемирным Энергетическим Советом (World Energy Council) в 1993 г., общая мощность установленных к концу 2001 г. ветроэлектростанций должна была достичь объема чуть меньше 20 гигаватт, а на самом деле этот показатель превысил 24 ГВт. Также прогноз роста отрасли, сделанный компанией BTM Consults в ушедшем году, выше аналогичного прогноза, сделанного этой же компанией двумя годами раньше. Суммарная мировая мощность ветроэлектростанций выросла с 1500 МВт в 1990 г. до 24.400 МВт в 2001 г. Экспоненциальная кривая и каждая точка тренда, характеризующего эту тенденцию, показывают, что мировой объем ветроэнергетического рынка ежегодно возрастает на 27% и удваивается каждые 2,88 года. Более того: в 2001 г. зафиксирована активность на несколько пунктов выше расчетной. Два последних исследования по изучению возможного роста ветроэнергетического рынка были проведены крупнейшими аналитиками этого сектора экономики. World Market Update 2001 от BTM Consults и доклад Немецкого института ветроэнергетики (DEWI) единодушно предсказывают дальнейший ежегодный рост объемов строительства ветроустановок и инфраструктуры ветроэнергетики и как следствие - рост ее общей мощности. Учитывая то, что рост 2001 года был чрезмерным, исследователи не проецировали его показатели на общий тренд, чтобы не давать чрезмерно оптимистических прогнозов. Согласно прогнозу BTM Consults, мощность мировой ветроэнергетики в 2010 г. достигнет 155 ГВт, прогноз DEWI - 119 ГВт. Результат, экстраполированный из существующего тренда, предполагает достижение уровня 182 ГВт. Но существует один фактор, который может привести к резкому росту объемов строительства. Этот фактор - падение цены ветрового электричества ниже цены теплового. В настоящее время основным доводом в пользу применения ветроэнергетики являются преимущества для окружающей среды, но как только стоимость киловатта, произведенного с помощью ветроэлектростанции, станет равна или ниже стоимости киловатта, произведенного на тепловой электростанции, в ход пойдут экономические аргументы, что, несомненно, сильнее и действеннее для потребительского общества. Эта поправка имеет особое значение в свете того, что цены на ископаемое топливо будут неуклонно расти. Читать дальше....