Энергия ветра

Энергия воздушного потока пропорционально третьей степени его скорости. Так, мощность ветроустановки при скорости ветра 20 м/с в 64 раза больше, чем ее мощность при скорости ветра 5 м/с. Современные ветроэлектрические установки (ВЭУ) мощностью более 100 кВт работают в диапазоне скоростей ветра от 5–6 до 20–25 м/с. Номинальная мощность ветроустановки обычно составляет 10–14 м/с. Ветроустановка не может полностью использовать всю энергию ветрового потока. Теоретически предел составляет 0,59. Современные ветроустановки имеют коэффициент использования энергии ветрового потока 0,4–0,45.

Ветровая энергия распределена по поверхности земли неравномерно. Естественно, что наиболее эффективно ветроустановки могут быть использованы в районах с достаточно высокими значениями скорости ветра. Считается, что районами, благоприятными для их применения, являются те, где среднегодовая скорость ветра превышает 5–6 м/с. Но и в этих районах годовое число использования установленной мощности не превышает 2000–2500 кВт, достигая в некоторых пунктах 3000 кВт. Иными словами, коэффициент использования установленной мощности составляет при этом от 0,23 до 0,33.

Современные сетевые ВЭУ – это крупные ветроагрегаты единичной мощностью 1–5 МВт. Диаметр ветроколеса ВЭУ мощностью 4 МВт составляет около 100 м, а высота башни, на которой крепится гондола и ветроколесо, – не менее 80 м.

Наряду с крупными сетевыми ВЭУ используются и более мелкие установки мощностью от сотен до десятков тысяч Вт. Они применяются главным образом для энергоснабжения отдельных автономных потребителей в сочетании либо с электрическими аккумуляторами, либо с дизельгенераторами, чтобы обеспечить постоянное энергоснабжение.

Несмотря на непостоянство ветровой энергии широкое применение ветроустановок объясняется относительно невысокими удельными капитальными затратами на их создание, порядка 1000 долл. США/кВт, что ниже, чем при создании энергоустановок на любом другом ВИЭ за исключением биомассы.

Применение ветроустановок не связано с какими-либо выбросами в окружающую среду. Однако их экологичность является предметом дискуссий. Опасения вызывают акустические воздействия и опасность для птиц. Чтобы избежать этих опасений ВЭУ устанавливают в удалении от жилья и вдали от путей массового перелета птиц.

В России к наиболее благоприятным районам для применения ветроустановок со среднегодовой скоростью ветра 6–8 м/с относится побережье северных морей и Тихого океана. В континентальных районах страны, за некоторыми исключениями, среднегодовая скорость ветра невелика и составляет 3–4 м/с. Ветроэнергетика в России не имеет такого масштабного развития, как во многих зарубежных странах. Суммарная установленная мощность сетевых ВЭУ составляет всего около 10 МВт. Некоторое применение имеют ВЭУ меньшей мощности (единицы и десятки кВт) для энергоснабжения автономных потребителей.

Технологическими приоритетами в ветроэнергетике являются повышение технико-экономических показателей ветроэлектрических установок и станций до уровня полной конкурентоспособности по сравнению с топливными энергоустановками за счет совершенствования ветроагрегатов и увеличения масштаба их производства, а также разработка и практическое применение автоматизированных комбинированных ветродизельных энергоустановок для энергоснабжения автономных потребителей.