я могу творить
Не теряй времени, его и так осталось мало.
Сергей Шклюдов
Все записи
текст

Grün. Praktisch. Gut*

Если мы посмотрим на состав того, что сегодня называют «возобновляемые источники энергии», то увидим, что огромную долю составляет «биомасса» (дрова, навоз, органические отходы), которую используют для отопления в странах третьего мира. Однако где же ветер? Его доля в альтернативной энергии ничтожно мала, хотя и растет последние двадцать лет в геометрической прогрессии. Что такое ветроэнергетика – деньги на ветер или деньги из ветра? Давайте выясним.
Grün. Praktisch. Gut*
Шотландский казус
Несколько лет назад в Шотландии случился казус. 7 августа 2016 года все ветряки страны
впервые выработали 106 % необходимого ей в день электричества. Электрогенерация
ветряных турбин составила 39 545 МВт·ч, а потребление – 37 202 МВт·ч. В чем казус? В
том, что в тот день над Шотландией пронесся ураган со скоростью 185 км/ч. Большинство
авиарейсов отменили, движение по мостам перекрыли, заводы остановили работу, а
четвертый по размеру город страны – Данди – стоял обесточенный. Бесплатное
электричество оказалось никому не нужным. В случившемся, как в капле воды, отражены
плюсы и минусы ветроэнергетики. С одной стороны, энергия ветра бесплатна, но с
другой – непостоянна. Во многих регионах Европы пик «ветряной активности»
приходится на ночь, а среди сезонов самыми ветреными считаются весна и осень. При
этом все мы с вами знаем, что максимум электричества требуется а) днем, б) зимой.
Поэтому когда речь идет о больших ветропарках, включенных в общую сеть, то на 1 МВт
энергии ветра должен приходиться 1 МВт «страховочной» энергии, произведенной из
угля, нефти, газа или на АЭС, чтобы потребители не испытывали проблем с перебоями
подачи энергии. Что же касается плюсов, то пример той же Шотландии доказывает, что со
временем ветроэнергетика сможет если не вытеснить с рынка, то существенно потеснить
большинство традиционных источников энергии.
Ветряки имеет смысл строить только гигантскими ветропарками.
Если десять лет назад альтернативная энергетика была дороже традиционной, то сегодня они практически сравнялись, а в ближайшие годы «зеленая» имеет шансы вырваться вперед и привлечь инвестиции. Агентство Bloomberg сообщает, что уже в 2020 году выработка альтернативной энергии во Франции и Германии будет дешевле рынка.
Бразилия, ввиду этой тенденции, уже освободила свою «зеленую энергетику» от
субсидирования. То есть «зеленая» энергия вытеснит «черную» вполне себе рыночным
путем. Уже в 2017 году по капитальной стоимости за 1 МВт крупные солнечные
электростанции ($1300 за 1 МВт) и солнечные панели ($1600) стали дешевле
строительства классической угольной ТЭЦ ($1700–2200). Ветряки пока находятся в «зоне
выравнивания стоимости» ($1820), и в 2020 году энергия ветра должна стать выгоднее
угля.
Чем больше объем производства, тем дешевле конечный продукт, поэтому ветряки имеет
смысл строить только гигантскими ветропарками. Самым амбициозным проектом в
отрасли ветроэнергетики сегодня является строительство «Острова ветропарков» на
Доггер-банке – крупнейшей песчаной отмели в Северном море. Низкий уровень моря
(15–30 м) и мощные потоки воздуха – идеальные условия для строительства здесь
ветропарка.
Искусственный остров будет иметь площадь 6 км 2 и сможет вырабатывать до
100 ГВт после выхода на полную мощность. Реализацией проекта занимаются Дания,
Германия и Голландия, парк планируется открыть в 2027 году. Его стоимость –
астрономические €90 млрд (эта сумма сопоставима с бюджетом Польши, четырьмя
бюджетами Белоруссии или десятью бюджетами Латвии). Подобные инвестиции позволят
«острову ветряков» в 2030-х снабжать «зеленым электричеством» до 80 млн человек.
Фото: Jeff Mitchell, www.intelligentliving.co
Откуда подул ветер
После открытия электричества человечеству понадобилось 150 лет, чтобы додуматься
соединить его с мельницей, – так родилась ветроэнергетика. Первые ветряные мельницы,
дающие электрический ток, появились в Дании в 1890-м году, а к началу Первой мировой
войны в королевстве насчитывалось более 70 ветряных станций мощностью от 5 до 25 кВт
каждая. В России в то время мельницы продолжали использовать только для помола
зерна, хотя несколько частных ветрогенераторов, поставленных неизвестными чудаками
на просторах Российской империи, все же имелись.
Сейчас около 43 % энергии Дания производит из ветра. К 2050 году эта маленькая
скандинавская страна готовится полностью перейти на возобновляемые источники
энергии, обуздав сильные северные и северо-западные ветры, продувающие королевство
насквозь. «Это будет наш подарок миру», – так звучит девиз датских энергетиков. Пока
что 27 % энергетики Дании составляет уголь, отказ от которого планируется к 2030 году.
К этому времени Дания собирается около 5500 МВт мощности получать от ветряков на
суше и около 4000 МВт – от ветряных установок в море. Остальное будут добирать при
помощи солнечных батарей, биомассы и энергии приливов, а в случае дефицита –
закупать в соседней Норвегии.
Не все супергерои носят плащи. Фото: Frank Rumpenhorst, www.herkesebilimteknoloji.com
Датские компании VESTAS и SIEMENS WIND POWER – крупнейшие мировые
производители ветрогенераторов и комплектующих. На их долю приходится, по данным
2015 года, около 38 % мирового рынка.
Критиками «зеленой энергетики» подсчитано: чтобы Дания полностью перешла на
электричество от ветра, придется застроить ветряками 140 % ее площади. Эти цифры
вызывают улыбку, но можно сказать, что ветряки действительно прогоняют людей с
насиженных мест. Дания экономически делится на две части: богатая (Копенгаген и
остров Зеландия) и «гнилой банан» – символический участок, расположенный дугой
вдоль западного побережья Дании, где жизнь на уровень ниже. Поскольку «гнилой банан»
лежит прямо на побережье Северного моря, где ветер намного сильнее, то энергетические
компании стали массово скупать фермерские и муниципальные земли, выселяя людей.
Все, чтобы освободить место под новые ветряки. Половина страны рискует превратиться в
зону отчуждения.
Рабочие готовятся подключить сверхпроводящий генератор EcoSwing мощностью 3,6 МВт (синий) к машине, которая ;имитирует крутящий механизм ветротурбины (серый). Фото: Fraunhofer Institute for Wind Energy Systems. www.spectrum.ieee.org
Hut aufsetzen, der Wind weht!**
Стремительней всего ветроэнергетика развивается в Германии, под чутким оком
«мамочки» Меркель. Канцлер Германии считает, что ветер должен стать опорой будущего
экономического процветания страны. После взрыва на АЭС «Фукусима» в 2011 году
правительство Меркель решило полностью отказаться от атомной энергетики. Заменить ее
призвана энергия ветра, объемы которой в суммарном немецком потреблении к 2030 году
должны составить около 50 %, а к 2050 году – до 80 %.
Более того, в Германии стартовала масштабная программа замены старых ветряков,
многие из которых работают еще с конца 80-х годов. Благодаря этому «мощность ветра»
вырастет без роста площади ветропарков. Стоит отметить, что большую часть
ветроэлектричества в Германии производят «частники», то есть домохозяйства или
кооперативы домохозяйств (они же и являются ее основными потребителями), ведь цены
на электричество в этой стране – одни из самых высоких в ЕС.
Подсчитано, что к 2050 году около 2,5 % территории Германии будут застроены
ветряками, хотя пригодно для их строительства 14 % площади. Есть куда расти. И не
стоит забывать, что на участке для строительства ветряка сама башня занимает всего
ничего, а остальная территория может использоваться иначе, например, для сельского
хозяйства.
Предположительное устройство «Острова ветропарков». Фото: www.dr.dk
Важная разновидность ветроэнергетики – оффшорная, внебереговая. Поскольку при
строительстве ветряка на суше можно столкнуться с проблемами в отчуждении земельной собственности или с противодействием местных властей, жителей и экоактивистов,
ветроэнергетика вынуждена уходить в море. К тому же многие немецкие федеральные
земли, например, Бавария, Гессен, Баден-Вюртемберг, еще на начальном этапе
блокировали попытки строить ветропарки на своей территории. Поэтому в Германии в
последние годы и происходит явный крен в «морскую ветроэнергетику».
Обычно такие ветропарки строят в 10–12 км от суши, чтобы не портить линию горизонта. Оффшорная ветроэнергетика до сих пор является самой дорогой «зеленой энергией» в мире: капитальные затраты на «морской» мегаватт обходятся в 2,5–4 млн евро, на «земной» – в 1–1,4 млн евро. Однако на море ветер дует сильнее, башни можно строить выше, лопасти ставить шире, поэтому и стоимость «морского» электричества в среднем на 5–9 % ниже. На данный момент Германия располагает 953 ветряками в Северном море и еще 102 – в Балтийском.
Но в 2017 году строительный бум в области «морской» ветроэнергетики замедлился.
Правительство снизило субсидии на строительство ветряков, поэтому количество
желающих инвестировать в «оффшоры» немного сократилось. Но считается, что после
сравнения рыночной стоимости энергии ветра и традиционной энергии инвесторы
вернутся. В целом, в прошлом году темпы ввода новых мощностей «ветра» упали впервые
за последнее десятилетие по всей Европе. В некоторых странах не введено в строй ни
одного ветряка, инвестиции в ВЭИ упали на 8 %. В 2018 году рост генерации в мире
составил всего 11,3 ГВт, что на 37 % меньше, чем в 2017 году.

Китайский синдром
КНР – крупнейший потребитель ископаемого топлива в мире и, соответственно, один из
главных загрязнителей окружающей среды. И в то же время Китай лидирует по
производству и потреблению возобновляемых источников энергии, являясь вторым в
мире после ЕС потребителем энергии ВИЭ и первым как национальное государство. Если
в 2018 году ЕС потребил ВИЭ на 156 млн т «нефтяного эквивалента» (28 %), то Китай – на
143 млн т (26 %).
Что же касается собственно ветроэнергетики, то сегодня Китай – мировой лидер и по
объему мощностей, и по количеству действующих ветряков, и по темпам ввода новых
ветрогенераторов в строй. Но это результат не прогрессивности, а масштаба страны и
перенаселенности. На данный момент в Поднебесной сосредоточено 35 % всех мощностей
ветроэнергетики мира, а за 13-ю пятилетку (2016–2020 годы) в строй введут еще 100 ГВт
мощности. Китайская промышленность бурно развивается и задыхается без топлива,
поэтому в ход идет все: уголь, ветер, солнце и энергия атома.
В 2005 году, когда под чутким руководством коммунистической партии был принят «Закон о возобновляемой энергии», ветер приносил в «копилку» Китая всего 0,17 % энергии. Через десять лет это уже была цифра 2,6 %, сегодня она приближается к 5 % (4,8 % по данным 2017 года). К 2050 году «партия приказала» достичь 60 % доли возобновляемых источников энергии в корзине потребления страны. Стоить отметить, что 40 % мощностей китайской ветроэнергетики сосредоточены не на побережье, как в Европе, а в пустыне и горах ;– в провинциях Внутренняя Монголия и в Уйгурстане (Восточном Туркестане).
Сила ветра!
«Запасы» ветра в 100 раз превышают энергоемкость всех рек планеты, в 2018 году по
темпам роста «ветер» уже обогнал гидроэнергетику. Реки могут «кончиться» – в том
смысле, что больше не останется участков, пригодных для строительства ГЭС. А ветер
дуть не перестанет. Остается лишь технологическая проблема: как поймать ветер и
загнать его в лопасти ветряков?
Ветроэнергетика начала серьезно развиваться после нефтяного кризиса 1973 года, когда
из-за эмбарго арабских государств, прекративших поставлять нефть странам,
поддержавшим Израиль в ходе войны Судного дня, весь западный мир встал в очереди к
бензоколонке. Начиная с 1980 года объемы мощностей ветряных турбин в Европе
выросли более чем в 300 раз! Стоимость же генерации одного МВт «ветряной» энергии
упала почти в два раза – с 16 до 5–7 евроцентов за киловатт.
Ветряки на побережье окупаются за 5–7 лет, в зависимости от высоты и размаха винтов
(чем выше – тем быстрее), а ветряки по системе «ветродизель» (когда при падении силы
ветра лопасти продолжает крутить дизельный генератор, обеспечивая бесперебойную
выработку электричества) – за два года. В 2010 году считалось, что доля ветроэнергетики
в мировом потреблении к 2020 году сможет достичь 10 %. Не сбылось. Хотя стоит
отметить, что растет не только количество ветряков, но и их мощность. Если в 2002 году
максимальная мощность ветряка была 4,5 МВт, то сегодня – уже 8 МВт, и ведутся
испытания установки в 10 МВт. Количество переходит в качество.
Еще в 2016 году доля установленной мощности всех ветряков планеты достигла 432 ГВт и
превысила суммарную установленную мощность атомной энергетики. Беда лишь в том,
что «установленная мощность» у ветряков почти в четыре раза ниже реальной. Если
условная АЭС работает на 84 % своей мощности, условная ГЭС – на 42 %, то условный
ветряк – только на 20–25 %. Ветер с нужной силой дует не всегда. Поэтому
ветроэнергетика в четыре-пять раз менее эффективна, чем традиционные источники
энергии. Чтобы «отбить» единицу угля, надо построить на ее месте четыре ветряка.
Считается, что альтернативная энергетика в целом обгонит атомную уже в 2020 году,
ветроэнергетика сделает это в районе 2030 года. В «атомном мире» идут
взаимоисключающие процессы: некоторые страны, как Германия, отказываются от АЭС и
переходят на ветер, другие – как Финляндия, Белоруссия, Индия, Китай, Турция –
наоборот, строят новые атомные электростанции. Поэтому, «чья возьмет», судить еще
рано.
Низкая эффективность не отменяет безусловных плюсов использования энергии ветра:
доступность, неисчерпаемость ресурсов, экологичность. Подсчитано, что ветрогенератор
мощностью 1 МВт «изымает» выбросы 1800 т СО 2 , 9 т оксида серы и 4 т оксида азота.
За последние десять лет мощности ветроэнергетики растут со скоростью 38–40 ГВт в год!
По преимуществу рост происходит за счет Китая, Индии, США и отдельных
«аномальных» стран ЕС, таких как Германия, Дания, Испания и Голландия. Мы не знаем,
каким будет дивный новый мир, но уже сегодня можно сказать, что в нем будет ветрено.
Не забудьте надеть шапку!
* Зелено. Практично. Хорошо. (Нем.)
** Надень шапку, дует ветер! ( Нем.)

Фото: Alberto Masnovo, www.chinadialogue.net

Наука

Машины и Механизмы
Всего 0 комментариев
Комментарии

Рекомендуем

Актуальное
Петросити
Поэма здоровья
Биосфера
Новиков Александр Иванович, персональный сайт
OK OK OK OK OK OK OK