Журнал «Вокруг Света» №08 за 2008 год - Вокруг Света

Два типа экспериментальных карусельных ветряков в Южном Уэльсе, Великобритания. Фото: SPL/EAST NEWS

Вторая проблема — относительно низкая интенсивность. Средний промышленный ветрогенератор выдает порядка 1 МВт электрической мощности. На площади в 1 км2 можно разместить десяток-другой таких установок, только тогда они не будут мешать работе друг друга. С учетом непостоянства ветров с 1 км2 можно снимать в среднем 5—10 МВт электроэнергии, а для получения 1 ГВт понадобится площадь 100—200 км2. Для сравнения: Курская АЭС мощностью 4 ГВт вместе со всеми вспомогательными сооружениями и даже с рабочим поселком занимает площадь 30 км2. Стандартный способ решения этой проблемы — отведение под ВЭС пустующих земель либо использование пустующей территории ВЭС для выращивания сельскохозяйственных культур. Проще говоря, сдача их в аренду фермерам по сниженным ценам. Кроме того, многие государства стали создавать «морские ветропарки», застраивая ветряками прибрежные шельфовые зоны.

Находиться рядом с действующим ветряком не слишком комфортно, поскольку он изрядно шумит. В этом и состоит третья проблема. Непосредственно рядом с гондолой мощного ветрогенератора интенсивность шума может достигать 100 дБ, как на станции метро, на которую прибывают сразу два поезда. У подножия башни шум составляет около 60 дБ, как на улице большого города. Чтобы снизить его до приемлемого уровня в 35—45 дБ, характерного для тихой улицы или городского двора, практически во всех странах, где применяются промышленные ветряки, законом установлено, что расстояние от них до ближайшего жилья должно быть не менее 300 метров.

Кроме шума есть и другие проблемы, связанные с близким соседством ветрогенераторов и населенных пунктов. Когда в 1986 году англичане установили на Оркнейских островах экспериментальный ветродвигатель, местные жители стали жаловаться на то, что он мешает им смотреть телевизор. Снабженные металлическими молниеотводами лопасти генератора создавали мощнейшие помехи для телевизионного сигнала. Пришлось устанавливать на острове дополнительный телевизионный ретранслятор. А жители города Бун (США), возле которого в 1980 году построили ВЭС мощностью 2 МВт, стали жаловаться, что у них в шкафах гремит посуда, а с полок падают горшки с цветами. Оказалось, что станция при работе, кроме обычного акустического шума, производила еще и инфразвук частотой 6—7 Гц, неощутимый человеческим ухом, но создающий вибрацию и вообще небезопасный для организма. От этой проблемы почти полностью удалось избавиться путем доработки лопастей генераторов.

Между прочим, ремонт ВЭС — тоже непростая задача. Лопасти и генератор весом в десятки и сотни тонн надо поднимать на башню высотой 80 метров — почти 30-этажный дом. Помогают в этом деле специальные краны, изначально встроенные в башни многих современных ветроэнергетических установок. Есть и другие проблемы: попадание птиц в лопасти работающих агрегатов, небольшие изменения микроклимата в районах крупных ВЭС, опасность пожара установки от трения деталей, привлекательность башен для молний и, наконец, изменение пейзажа. Но несмотря на все это, генераторы продолжают строить. И не только потому, что дорожает нефть. Не так давно для их использования появился новый стимул — Киотский протокол. ВЭС, в отличие от ТЭС, не выбрасывают в атмосферу ни одного грамма углекислого газа, а значит, не способствуют «глобальному потеплению». На научном языке это называется «нулевой эмиссией» парниковых газов. Для развитых государств, которым протокол предписывает сокращать эмиссию, перевод части энергетики на экологически чистые источники, каковыми являются Солнце и ветер, — достойное и удобное решение.

ВЭС в России не нужны?!

Сегодня во многих развитых странах приняты специальные законы, поддерживающие дело строительства ветрогенераторов. Для компаний, которые решаются вложить деньги в это полезное дело, предусмотрены льготное налогообложение и высокая цена покупки электричества государством, снижена арендная ставка на землю, упрощена процедура подключения к общей энергетической системе. В результате подавляющее большинство ВЭС в мире строится сегодня на деньги частных инвесторов.

Иное дело в России. К сожалению, от былого лидерства нашей страны в использовании энергии ветра не осталось и следа. В списке 75 стран, в энергосистемы которых входят ВЭС, Россия занимает пятидесятое место. На конец прошлого года общая мощность ВЭС в стране исчислялась 16,5 МВт. Это в 1350 раз меньше, чем в Германии , в 5,5 раза меньше, чем на Украине (89 МВт) и даже в 2 раза меньше мощностей карликового государства Люксембург (35,3 МВт), по площади сравнимого с городским округом Сочи . Следом за Россией в этом списке обозначены Кооперативная Республика Гайана (13,5 МВт) и заморская территория Нидерландов в Карибском море — Кюрасао (12 МВт). Еще год назад мы занимали 49-ю строчку, но в прошлом году Россию обошла Республика Чили , запустившая 18-мегаваттную ВЭС.

Это тем более обидно, что экономический потенциал у российской ветроэнергетики огромен. По подсчетам специалистов, он составляет 260 миллиардов киловатт-часов в год, то есть почти треть производства электроэнергии, вырабатываемой всеми электростанциями страны. Крупнейшая в России Куликовская ВЭС в Калининградской области была запущена в 2002 году. Ее мощность сегодня составляет 5,1 МВт, за год она выдает в среднем 6 миллионов киловатт-часов электроэнергии. Кроме того, работают Анадырская ВЭС (2,5 МВт), ВЭС у деревни Тюпкильды (Башкортостан, 2,2 МВт) и несколько мелких электростанций мощностью до 1,5 МВт.

Существует и специально принятая «Программа развития ветроэнергетики РАО ЕЭС России», проработаны и приняты программы строительства крупных ВЭС. Некоторые из них даже начали строить. В 20 километрах 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 с 2-мегаваттными ветрогенераторами. Однако в прошлом году реализация этих проектов была приостановлена из-за отсутствия 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, а хозяева должны сами обустраивать инфраструктуру, подводить ЛЭП, оборудовать подъездные пути и прочее. В результате ВЭС в России используется недостаточно эффективно (пример тому Куликовская ВЭС со средней энергоотдачей 13% от установленной мощности), и, как следствие, ветровой киловатт-час обходится в полтора раза дороже атомного. А раз так, то лучше пустить деньги на строительство АЭС. Что у нас пока и делают.

Тягач доставляет лопасти крыльчатого ветряка для ВЭС в окрестностях индийского города Читрадурга. Фото: SPL/EAST NEWS

Ветры перемен

Перечисленные выше российские проекты пока не закрыты, и их сторонники еще не отказались от своих планов — и спонсоры, и разработчики ждут принятия российскими законодателями «Закона о малой энергетике». А на Западе тем временем вводят новые мощности и создают новые конструкции.

По прогнозам WWEA, общие мощности мировой ветроэнергетики к 2010 году вырастут до 170 ГВт, то есть почти вдвое по сравнению с 2007 годом. К этому времени Великобритания планирует построить 2000 ветряных ферм и довести долю ветровой энергии в своем балансе до 10%. США намереваются за этот же период увеличить свои ветровые мощности в пять раз.

В мае 2005 года климатологи Кристина Арчер и Марк Джекобсон из Университета Стэнфорда составили глобальную планетную карту ветров на высоте 80 метров. По словам ученых, энергия ветров планеты более чем в 100 раз превышает энергию ее рек. Пользуясь новой картой, современные ветроэнергетики могут теперь выбирать самые ветреные участки для строительства своих установок. В России наиболее перспективны в этом смысле районы Обской губы, Кольского полуострова, прибрежная полоса Дальнего Востока . Средняя скорость ветра здесь держится на уровне 11—12 м/с. Есть у нас и более ветреные места. Например, на островах, расположенных рядом с Владивостоком, на высоте 150 метров скорость ветра никогда не опускается ниже 11 м/с. А ведь 150 метров — это 50-метровая башня на 100-метровом холме.

Но ветряк можно поднять и выше. Причем для этого вовсе не обязательно строить гигантские башни. Компания Magenn Power, например, планирует для этого просто скрестить карусельный ветряк с дирижаблем. То есть использовать в качестве оси вращения ротора заполненный гелием аэростат. Предложенная конструкция, получившая рабочее название MARS (Magenn Power Air Rotor System), поднимается на высоту около 300 метров, где средняя скорость ветра может доходить до 20 м/с, и там уже вращается, передавая вырабатываемый ток по кабелю на землю. У такой конструкции есть целый ряд преимуществ. Она практически не занимает места на земле, мобильна, да и шума от нее особого нет. Компания планирует построить первый гелиевый ветряк к концу будущего года. Заказы на воздушные генераторы уже принимаются. Мощность их будет пока небольшой, от 10 до 25 кВт, чего, впрочем, с лихвой должно хватить, например, для полного энергоснабжения средних размеров коттеджа. Ориентировочная стоимость — от 3 до 5 тысяч долларов за киловатт мощности.