Энергия ветра: потенциал и перспективы

Выработка электрической и тепловой энергии на основе ветра - активно развивающееся направление в современной электроэнергетике, особенно востребованное в сельской местности. К началу 2015 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов в мире составила 369 гигаватт.

Ветер относят к альтернативным, или возобновляемым источникам энергии (ВИЭ). Его преимущества очевидны: ветер дует всегда и везде, его не надо «добывать». Принцип действия ветрогенераторов заключается в преобразовании кинетической энергии ветра в электрическую. Ветер раскручивает лопасти ветряка, приводя в движение вал электрогенератора. Генератор в свою очередь вырабатывает электрическую энергию, которая подается на контроллер, где преобразуется до нормативных показателей частоты и напряжения. Основное отличие от традиционных тепловых и атомных источников энергии заключается в полном отсутствии какого бы то ни было сырья и отходов.

Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты.

Общие запасы энергии ветра в мире оценены в 170 трлн кВт•ч, или 170 тыс. тераватт-часов (ТВт•ч), в год, что в восемь раз превышает нынешнее мировое потребление электроэнергии. То есть теоретически все электроснабжение в мире можно было бы обеспечить исключительно за счет энергии ветра. А если вспомнить, что ее использование не загрязняет экологию, сохраняет ограниченные водные и почвенные ресурсы, способствует снижению выбросов парниковых газов в атмосферу, то этот источник энергии и вовсе кажется идеальным. Насколько это соответствует действительности? Попробуем разобраться.

Ветер перемен

Сегодня, по мнению экспертов, причин развивать возобновляемую энергетику как минимум две: экологическая безопасность и энергонезависимость. Активное развитие ветроэнергетики в мире началось лишь в 70-е годы прошлого столетия. Предпосылками этому стали обострившиеся экологические проблемы (загрязнение атмосферы из-за работы ТЭС, кислотные дожди и т.д.) в сочетании с ростом цен на нефть и желанием ослабить зависимость западных стран от поставок углеводородов из СССР и стран третьего мира.

Нефтяной кризис 1973-1974 годов дал дополнительный стимул ветроэнергетике и вывел вопрос о ее развитии на государственно-политический уровень. Новый этап развития ветроэнергетики в Европе начался после Чернобыльской аварии, когда правительства ряда стран, как например, Дании, запретили строительство атомных электростанций (кстати, именно Дания стала пионером в развитии коммерческой ветроэнергетики в 1970-х годах, и на сегодняшний день датские компании Vestas и Siemens Wind Power - лидеры на рынке ветрогенераторов и их компонентов – Прим. ред.).

Тем не менее, отношение к ветроэнергетике было (и остается) неоднозначным, - наряду с энтузиазмом присутствовали скепсис и недовольство, в том числе, как ни странно, связанные с экологическими аспектами. Претензии к «ветрякам» звучали, например, в Нидерландах, где ветростанции, по мнению общественности, нарушали традиционный облик территории, да и размещать тысячи турбин в стране с высокой плотностью населения, по мнению критиков, негде.

С тех пор общая установленная мощность ветроэлектростанций в мире выросла в 60-75 раз. Появились огромные конструкции, поднятые на высоту в сотни метров. Мощности отдельных ветрогенераторов достигают нескольких мегаватт, гигаваттные ветропарки сопоставимы с крупнейшими объектами «традиционной» энергетики - тепловой, атомной и гидроэнергетики.

В 2012 году установленная мощность ветроэлектростанций в мире достигла 282 ГВт, что превышает суммарную мощность всех электростанций России и сопоставимо с мощностью всех АЭС на планете. Однако дают они только около 2,4% всей мировой электроэнергии, хотя в отдельных европейских странах, например в Дании или Испании, их доля приближается к 20%. То есть ветроэнергетика так и не стала преобладающей в общей системе выработки электроэнергии в мире. Да и на все остальные возобновляемые нетрадиционные источники энергии, включая энергию приливов и отливов, солнца, геотермальную энергию, пришлось всего 3,7%. После нескольких десятилетий роста, мощной информационной и финансовой поддержки возобновляемой энергетики картина могла бы быть и более впечатляющей. Ведь в Европе и США производители «зеленой энергии» поддерживаются на государственном уровне.

В частности, в портфеле энергосбытовых компаний должна быть обязательная доля энергии возобновляемых источников - только в этом случае гарантируется сбыт. К тому же во многих странах для производителей возобновляемой энергии действуют налоговые льготы и «зеленые тарифы».

«Зеленый тариф» (тариф на подключение) - экономический и политический механизм, предназначенный для привлечения инвестиций в технологии использования возобновляемых источников энергии. В основе данного механизма лежат три основных фактора:

• гарантия подключения к сети;
• долгосрочный контракт на покупку всей произведенной возобновляемой электроэнергии;
• надбавка к стоимости произведенной электроэнергии.

Тарифы на подключение могут отличаться не только для разных источников возобновляемой энергии, но и в зависимости от установленной мощности ВИЭ. Как правило, надбавка к произведенной электроэнергии выплачивается в течение достаточно продолжительного периода (10-25 лет), тем самым гарантируя возврат вложенных в проект инвестиций и получение прибыли.

Впервые идея льготных тарифов была реализована в США в 1978 году, когда президент Джимми Картер подписал Национальный энергетический закон (National Energy Act) и Закон о регулировании коммунального хозяйства (Public Utilities Regulatory Policy Act). Цель этих законов заключалась в поощрении энергосбережения и развитии новых видов энергетических ресурсов, в том числе возобновляемых источников энергии, таких как ветровая и солнечная энергия. На сегодняшний день более чем в 50 странах были приняты законы, регулирующие выработку электроэнергии при помощи «зеленых тарифов».

В 2010 году в Европе было сконцентрировано 44% всех установленных ветряных электростанций, в Азии - 31%, в Северной Америке - 22%. Между тем после бурного роста числа ветровых генераторов энергии в последние полтора десятилетия отмечается его некоторое замедление: в 2011-2012 годах темпы ввода в эксплуатацию установленных мощностей ветроэнергостанций были самыми низкими за последние 16 лет.

Особенно это заметно в Европе. Возможно, подобное замедление связано с разразившимся экономическим кризисом, но вероятна и другая причина - территориальные «ресурсы» Европы близки к исчерпанию, то есть ветроэнергоустановки там уже просто негде строить. По данным агентства Bloomberg New Energy Finance, в 2012 году инвестиции в возобновляемую энергетику в мире в целом сократились на 11%, при этом они продолжали расти в азиатских странах.

Следует добавить, что 15 лет назад более половины всех ветроэнергетических мощностей мира приходилось на США (ветряные электростанции были построены в 34 штатах), затем резко вырвалась вперед Европа, и в последние годы лидерство захватил Китай.

В 2014 году 39 % электроэнергии в Дании вырабатывалось из энергии ветра. Дания планирует к 2020 г. 50% потребности страны в электроэнергии обеспечивать за счет ветроэнергетики. Не отстают от датчан и немцы: в 2014 году ветряные электростанции Германии произвели 8,6% от всей произведенной в стране электроэнергии, при этом планируется к 2020 году производить 19,6% электроэнергии из возобновляемых источников энергии, в основном из ветра.

В Китае ветроэнергетика - бурно развивающаяся отрасль экономики, пять лет назад эта страна стала мировым лидером по установленной мощности ветрогенераторов, превзойдя порог в 40 тыс. МВт.

На 12-ю пятилетку Национальная энергетическая администрация (National Energy Administration) запланировала довести суммарную мощность ветряных электростанций Китая до 100 ГВт в 2015 году. Мощность офшорных ветряных электростанций согласно этому плану до конца года увеличится до 5000 МВт.

Опубликовано в издании: Ресурсосберегающее земледелие 2(26)/2015