Kai kuriose šalyse vėjo turbinos jau pakeitė tradicinius energijos šaltinius. Ko mes laukiame?
Vėjo jėgainės Rusijoje
Vėjo malūnai visame pasaulyje dabar gamina daugiau elektros energijos nei visa Rusijos energetikos pramonė - ir tokia kaina jų gamyba jau tapo lygi šiluminėms elektrinėms. Nepaisant to, kad prieš dešimt metų Rusijos energetikai ir valdininkai jų plėtros galimybes laikė išnaudotomis, o patys vėjo jėgainės buvo per brangūs. Dabar viskas apsivertė aukštyn kojomis: Rusijos valstybinė korporacija investuoja dešimtis milijardų, kad pasivytų Vakarus vėjo jėgainių srityje. Kodėl neišsipildė ankstesnės Rusijos ekspertų prognozės, į kurias mes neatsižvelgėme? O ar yra perspektyvų „Rosatom“bandymams švaistyti pinigus?
Istorijos vėjas
Kai žmonės pirmą kartą pagalvojo apie vėjo naudojimą, klausimas yra sunkus. Yra netiesioginių įrodymų, kad „Homo erectus“ar „Neandertaliečiai“galėjo plaukioti. Šiuolaikiniai bandymai įveikti sąsiaurį tarp Kretos ir žemyno - o prieš 130 tūkstančių metų šioje saloje staiga pasirodė akmeniniai įrankiai - parodė, kad nerealu tai daryti ant irklų - srovė šiame sąsiauryje yra per stipri. Uolų raižiniai, tiksliai patvirtinantys burių naudojimą, yra kelių tūkstančių metų senumo.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Pirmąsias vėjo jėgos varomas mechanines mašinas išrado Aleksandras Heronas, I amžiuje prieš Kristų (jis taip pat sukūrė pirmąjį turbinos pavyzdį, kuri sukasi degant kurui). Tiesa, jo vėjo malūnas išsprendė ne praktinę, o pramoginę problemą. Tai buvo savotiškas muzikos instrumentas, veikiantis ratą sukant artėjančiam vėjui.
Maždaug 400 m. Po Kristaus Indijos budistų šventyklose pasirodo vėjo malūnai su vertikalia sukimosi ašimi - maldos mašinos. Lengva pastebėti esminį jų skirtumą nuo Herono schemos - budistinė vėjo malūno versija „paguldyta ant šono“.
Praktinis vėjo mašinų pritaikymas buvo rastas IX amžiuje Irane (Abu Ishaq al-Istakhri aprašymai). Tačiau jie neturėjo nieko bendra su tais, prie kurių esame įpratę. Tai buvo bokštai, kurių perimetre buvo audiniu padengtos tinklinės konstrukcijos. Vėjas juos suko, o specialus mechanizmas pavertė vertikalios ašies sukimąsi girnų judėjimu arba vandens kėlimo įtaiso veikimu.
Iš Irano naujovė pasiekė Indiją ir Kiniją, bet ne Europą, kuri tuo metu pasiskolino labai mažai techninių naujovių.
1185 m. Pirmasis vėjo malūnas buvo paminėtas Jorkšyre (Anglija), ir šis pirmasis vakarinis vėjo malūnas jau buvo įprasto tipo - su horizontalia sukimosi ašimi, ant kurios pritvirtinti vertikaliai besisukantys ašmenys. Kaip matome, nuo XII amžiaus vakarinis ir rytinis požiūris į vėjo jėgaines buvo priešingas.
Rytinės schemos pranašumai, palyginti su vakarine, yra akivaizdūs. Vertikalios ašies vėjo turbina veikia nepriklausomai nuo vėjo krypties, todėl kinai ir iraniečiai galėjo ją palikti be priežiūros ir eiti atlikti svarbesnių dalykų. Be to, rytinėje versijoje, turint vienodą galią, konstrukcijos vėjas yra daug didesnis, todėl jis pradeda veikti net esant silpnam vėjui.
Kita vertus, horizontalios ašies vakarų vėjo turbina turi savo stipriąsias puses. Taip, jis turi būti „laikomas pavėjui“, tačiau jo mentes vėjas visada veikia tik iš vienos pusės, o tai padidina jų energijos galingumą. Rytinė kiekvienos revoliucijos metu patiria akimirką, kai ašmenys pasisuka ir vėjas juos „trenkia“iš kitos pusės. Yra pakankamai inercijos, kad konstrukcija pasisuktų toliau, tačiau stiebas smarkiai purtosi, o dalis sukimosi energijos eina „smūgiui“kompensuoti. Dėl šių kintančių apkrovų stiebas ar bokštas turi būti tvirtesni ir masyvesni. Rezultatai akivaizdūs: vakarinę vėjo jėgainę eksploatuoti sunkiau, bet efektyviau ir pigiau.
Vėjo malūnai Europoje buvo plačiai paplitę iki garo variklių ir elektros. Jie beveik nereikalavo personalo, elektros linijų (kas svarbu kaimo vietovėse) ir buvo mažiau triukšmingi. Na, vėjo malūno versija, kelianti vandenį iš šulinio, vis dar yra itin populiari trečiajame pasaulyje, kur elektrifikavimas vis dar nepaveikė daugiau nei milijardo žmonių.
Bandyti susidraugauti su vėju ir elektra buvo bandoma labai anksti. Pirmoji vėjo jėgainė, gaminanti elektrą, buvo pastatyta Danijoje 1890 m. Vakaruose jų matmenys 20 amžiaus pradžioje pasiekė 25 metrų aukštį, o ašmenų tarpas buvo 23 metrai. Deja, viską sugadino permainingo vėjo problema. Elektros prireikė net tada, kai ji nepūtė, o dyzeliniai generatoriai ir elektros linijos buvo gana pigios. Taigi vėjo malūnai buvo nustumti į tolimus laukus, kur jie dirbo drėkinimui. Bet tik kuriam laikui!
TSRS permainų vėjas
Kai Vakarų pasaulis dėl elektrifikavimo pradėjo atsikratyti vėjo jėgainių, mūsų šalis pasuko visai kitu keliu - „pavėjui“. Kompensuodamas šiluminių jėgainių trūkumą, 1920-aisiais metais Centrinis aerohidrodinamikos institutas sukūrė mažų vėjo jėgainių, kurių galia iki 30 kilovatų, seriją, tiekdama joms hidraulinį akumuliatorių. Perteklinės kartos metu vėjo turbina pakėlė vandenį į stiebo aukštį, o kai nebuvo vėjo, jis išleido vandenį atgal, pasuko vandens turbiną, kuri davė srovę. Jie buvo naudojami Buriatijoje ir kitose vietose be elektros laidų. Schema, beje, yra nepaprastai pagrįsta - šiemet pagal tą pačią koncepciją Vokietijoje buvo pastatyta visa jėgainė, tik daug galingesnė.
SSRS, prieš atrandant Sibiro naftos ir dujų telkinius, dėl strateginių priežasčių buvo aktyviai kuriami alternatyvūs energijos šaltiniai. 90 procentų sovietinės naftos buvo pagaminta Kaukaze, ir buvo akivaizdu, kad bet kuriame kare priešas bandys ten smogti. Štai ką Prancūzijos aviacija planavo padaryti 1940 m. Tik Hitleris sunaikino Trečiąją respubliką tam sutrukdė. Pats Hitleris norėjo tai padaryti, tačiau jam taip pat nepavyko. Siekdama apsisaugoti, sovietų vyriausybė skatino įvairias alternatyvas - nuo pusantro medienos kūrenamų dujų generatorių iki … vėjo turbinų su smagračiais.
Taip, kaip tik toks stebuklas buvo paleistas Kurske 1931 m. Tik 35 kilovatų talpos jis buvo aprūpintas „laikymo disku“(trečdaliu tonos), besisukančiu konteineryje, iš kurio buvo pašalintas oras, kad sumažėtų trintis. Išradėjo Ufimcevo vėjo jėgainė apšvietė jo namus ir maitino dirbtuves net tada, kai nebuvo vėjo. Tačiau jis mirė 1936 m., Ir nuo tada stotis (ji vis dar stovi) niekada nebuvo paleista.
Tačiau ir be saugojimo įtaisų sovietinės vėjo jėgainės buvo tarp lyderių. 1931 m. Netoli Balaklavos buvo pastatytas galingiausias pasaulyje vėjo generatorius su 100 kilovatų (ašmenų ilgis - 30 metrų). Įdomu tai, kad vokiečiai, kurie šiandien yra priešakiniai vystant vėjo energiją, tada gana grubiai elgėsi su vėjo jėgainėmis. 1941 m. Jų apšaudymas išmušė didžiausią vėjo jėgainę planetoje. Galbūt tai buvo pavydo dalykas - jų pačių vėjo jėgainės tada davė ne daugiau kaip 70 kilovatų ir buvo daug mažiau. 1950-1955 metais SSRS per metus pagamino 9000 vėjo jėgainių, kurių galia siekė šimtus kilovatų. Na, kaip kitaip galėtų būti energija tiekiama nekaltoms žemėms ir šiaurei prieš dyzelinius generatorius?
Nepriklausomybės vėjas
Sovietų vėjo jėgaines užmušė pokario bumas dėl pigaus skystojo kuro, o vakarinį atgaivino aštuntojo dešimtmečio naftos krizė. Tada ten subrendo idėja apie energetinę nepriklausomybę nuo nervingų ir linkusių į monopolinį rytų tiekiančių tautų sąmokslą vėjo energijos sąskaita.
Iš pirmo žvilgsnio susiduriame su aiškia regresija. Kodėl verta pereiti nuo stabilių energijos šaltinių prie tų, kurie tiesiogine prasme priklauso nuo vėjo? Be to, prieš kelerius metus Rusijos pareigūnai mums pasakė, kad vėjo turbinos Europoje gamina brangią energiją. Pabandykime tai išsiaiškinti.
Šiandieninis horizontalios ašies vėjo malūnas iš tikrųjų nėra toks priklausomas nuo menkiausių vėjo greičio svyravimų: „Vestas V164“yra 220 metrų aukščio (pusantros Cheopso piramidės) ir mentės su 164 metrų sūpynėmis (daugiau nei 50 aukštų pastatas). Bendras stiklo pluošto peilių svoris yra 100 tonų. Tiesą sakant, toks dizainas turi savo saugojimo diską, tik jo masė yra 300 kartų didesnė nei Ufimcevo.
Tuo pačiu metu tikimasi tolesnio vėjo turbinų aukščio ir jų menčių ilgio padidėjimo, o tai reiškia, kad joms dar mažiau gresia maži sustojimai. Manoma, kad prasminga padidinti matmenis bent iki 300–400 metrų aukščio ir ašmenų ilgio iki 300 metrų.
Pradedant „Siemens“gaminamu „Enercon E-126“, jau yra metodas sukurti tokius milžiniškus peiliukus - jie susideda iš dviejų sekcijų, kurios įkišamos viena į kitą. Nemažai gamintojų planuoja savo skaičių padidinti net iki trijų.
To paties „Vestas V164“galia jau viršijo 9 megavatus, o padvigubėjus jo ašmenų ilgiui, vėjo jėgainės galia padidės iki 40 megavatų. Dar svarbiau tai, kad kas šimtas metrų aukščio vidutinis metinis vėjo greitis pastebimai padidėja. Esant tikrai didelėms konstrukcijoms, prasminga statyti vėjo jėgaines net miškingose vietovėse, kur vėjo greitis prie žemės paprastai būna gana mažas.
Dėl nuolatinio vėjo jėgainių dydžio augimo jų energijos kaina nuolat mažėja. Spręskite patys: žmonės moka nebrangiai pastatyti net 828 metrų pastatus, o didėjant jų aukščiui, išlaidos auga tiesiškai. Bet vėjo malūno išeitis kiekvieną kartą padvigubėjus aukščiui jau auga kvadratu. Vėjo energija labai pastebima masto ekonomija.
Iš tiesų, net prieš penkerius metus, 2012 m., Vėjo jėgainės Vakaruose gamino elektros energiją daugiau nei 10 centų už kilovatvalandę. Tačiau šiandien šis skaičius, kaip pažymėjo JAV Energetikos departamentas, sumažėjo iki 4–5 centų už kilovatvalandę. Net naujos vėjo jėgainės jūroje, kurios paprastai yra brangesnės už sausumos, teikia energiją už 6–7 centus už kilovatvalandę, ir ši kaina krenta dar greičiau nei sausumoje. Priežastis ta, kad jūroje galima nešiotis bent 200 metrų ilgio peilius, nes jūros „keliuose“yra daug vietos ir nėra grūsties.
Gerai, sakote jūs. Bet kaip su ramybės periodais, kai savaitėmis nėra stipraus vėjo? Na, todėl jie stato vėjo jėgaines jūroje Europoje. Virš jūros yra „perėjos“, kuriose praktiškai nėra ramybės. Europiečių laimei, jie yra arti jų ir dažnai sekliuose vandenyse. Pavyzdžiui, visa Šiaurės jūra yra gana sekli, kaip, beje, ir dauguma vandenų prie rytinės JAV pakrantės. Be to, šiais metais buvo paleista pirmoji pasaulyje dešimtis megavatų plūduriuojanti vėjo jėgainė. Jo vėjo malūnai yra įtvirtinti, o jų darbinis gylis siekia iki 800 metrų. Bendras tokio gylio jūrų plotas yra toks, kad iš jų galima daug kartų tiekti energiją visam pasauliui. Aukštos įtampos nuolatinės srovės perdavimo linijų nuostoliai dabar sumažėjo žemiau 3 procentų tūkstančiui kilometrų - tai yra, „jūrinė“vėjo energija pasieks net vidaus vandenis.
Tuo pat metu nereikėtų idealizuoti vėjo jėgainių tvarumo. Taip, jie gali suteikti energijos ištisus metus, o žiemą tie patys jūros vėjo malūnai suteiks daugiau energijos nei vasarą - žiemos audros padės. Tačiau jie negali susitvarkyti su ryto ir vakaro suvartojimo pikučiais - vėjas maždaug tiek pat pučia 19:00 ir 03:00. Todėl Vakaruose manoma, kad kelis procentus visos metinės produkcijos ir toliau teiks „piko“dujų šiluminės elektrinės. Tuo pačiu metu jie sunaudos daug mažiau degalų nei šiandien, kai jūroje esančių vėjo jėgainių masyvai dar nėra pastatyti. Tačiau verta priminti, kad vargu ar to teks ilgai laukti.
Šiandien vėjo energija per metus pagamina daugiau nei trilijoną kilovatvalandžių - daugiau nei visas Rusijos energetikos sektorius. Ir jei elektros gamyba mūsų šalyje nedidėjo nuo 1990 m. (Dėl maždaug tiek pat pramonės gamybos apimties), tai negalima pasakyti apie vėjo jėgaines. Vos prieš 10 metų jie nedavė net dešimtadalio dabartinės produkcijos. Galime drąsiai teigti, kad po dešimties metų planetos WEC duos daug daugiau nei dabar. Be to, daugiausia vėjo jėgainių šiuo metu stato Kinija, ir jos žino, kaip panaudoti tikrai masinę gamybą.
dingo su vėju
Rusija gali pasigirti netikėčiausiu piruetu žmonijos kelyje į vėjo energiją. Kai WPP nebuvo populiari Vakaruose, mūsų šalyje jų daugėjo. Kai jie pradėjo aktyviai vystytis pasaulyje, šalyje pasirodė minios ekspertų iš energetikos, kurie nurodė: „Vėjo jėgainių vieta Europoje baigta“. Tiesa, nuo to laiko, kai pradėjome tai sakyti, vėjo jėgainių galingumas tarp europiečių išaugo dešimteriopai ir toliau auga. Matyt, jiems nebuvo perduota mūsų ekspertų nuomonė.
Na, o 2016 m. Staiga vėl apsigalvojome, taip sakant, grįžome į Dorežnevo SSRS. „Rosatom“pirmoji pasakė savo svarų žodį valstybės lygiu. Jos generalinio direktoriaus pavaduotojas Viačeslavas Pershukovas nuoširdžiai pažymėjo: įvykdęs esamus naujų atominių elektrinių statybos užsakymus užsienyje, „Rosatom“gali likti be užsienio statybos projektų, nes ši rinka sparčiai mažėja. Branduolinės energijos gamyba už Rusijos ribų iš tikrųjų mažėja, ir nėra jokių perspektyvų, kaip iš jos išeiti.
Pagrindinė priežastis yra paprasta: Vakaruose pastatyta branduolinė energija yra brangi. Rusijoje pastatytų atominių elektrinių energija yra pigesnė, tačiau vis tiek ne tiek, kiek naujų vakarinių vėjo jėgainių. Taip, norint kompensuoti jų nenuoseklumą, jums reikia kelių dujomis kūrenamų šiluminių elektrinių, tačiau jų reikia ir atominėms elektrinėms. Galų gale, reaktorius visada duoda tą pačią galią, o žmonės dieną suvartoja daug daugiau nei naktį. Turėdamas vienodą kainą ir vienodas problemas, Vakarų pirkėjas, kurį visada spaudžia „žalieji“, niekada nepasirinks branduolinės energijos.
Čia Pershukovas taip pat teigia: galimybės statyti naujas dideles atomines elektrines užsienyje praktiškai yra išnaudotos. „Mes neturėtume užsidirbti pinigų branduolinių technologijų rinkoje. Viskas. Priešingu atveju tai neveikia “, - teisingai pažymi jis.
Žinoma, jei pirmą kartą dešimtmečiui atsisakote tam tikro verslo, o tada imatės jo, kai konkurentai jau turi daugelį metų parengtas technologijas, neturėtumėte iškart pasikliauti lyderio pozicijomis. Todėl „Rosatom“žengė Petro I jau įveiktu keliu ir pradėjo mokytis iš olandų naujo (tiksliau, seno, mūsų šalyje gerai užmiršto). Per dukterinę įmonę jis užmezgė partnerystę su „Lagerwey“. Iki 2020 m. Valstybinė korporacija planuoja pastatyti 26 mažus 610 megavatų vėjo jėgainių parkus - pradedant Uljanovsko srityje 2018 m. Taip, tai yra mažiau nei šimtoji metinio pasaulinio indėlio, tačiau „Rosatom“mokosi iš šių trupinių. Be to, 2020 m. Planuojama 65 procentais lokalizuoti vėjo turbinų gamybą Rusijoje.
Vėliau, kai teks eiti dideliu mastu, bus sunkiau. Neįmanoma pagaminti vėjo jėgainių, kurių bendra galia būtų tik šimtai megavatų per metus ir būtų pelninga. Tai yra didelis verslas, be masinės gamybos nebus mažos kainos. Todėl būtina išplėsti tiek vėjo jėgainių statybą mūsų šalyje, tiek patekti į pasaulinę rinką. Tačiau čia varžytis bus labai sunku.
Milžinai, tokie kaip Vestas, dešimtmečius tobulino savo technologijas ir sukūrė visiškai unikalius įrenginius. Pavyzdžiui, dešimčių tonų titaninių ašmenų gamybos įmonė, esanti saloje specialiai tam, kad būtų lengviau eksportuoti tokį sunkų krovinį sausumos keliams. Kur „Rosatom“tai pastatys ir ar ji sugebės neatsilikti nuo nuolat tobulėjančios vėjo jėgainių rinkos, klausimas yra ne toks ir lengvas.
Komentare KP „Rosatom“atstovas Andrejus Ivanovas pažymėjo, kad „Novatom“padalinys, atsakingas už „naujos energetikos“projektus, susitarė įsteigti bendrą įmonę su „Lagerwey - Red Wind BV“. Ji spręs vėjo jėgainių gamybos lokalizavimą Rusijoje., o tiksliau - Volgodonske, šalia esamų „Rosatom“įrenginių. Mūsų šalyje bus statomos 2,5 ir 4,5 megavatų galingumo vėjo jėgainės. Iš viso „Raudonasis vėjas“iki 2022 m. Tieks 388 tokias vėjo turbinas, iš kurių pirmieji 60 bus surenkami tik Rusijoje - iš „Lagerwey“komponentų - ir tik tada atsiras tokių įspūdingų matmenų „vietinių“vėjo jėgainių.
Su atomine elektrine jam buvo daug lengviau. Juk jie buvo sukurti ne tik SSRS, bet ir nesiliovė statę bei tobulėję mūsų šalyje. Būti pirmuoju to, kur esi pionierius, yra daug lengviau nei ten, kur tu turi mokytis iš kitų. Tikėkimės, kad valstybiniam gigantui pasiseks, juolab kad jis turi gerą inžinierių personalą.
Ateities vėjas
Pripažinkime: vargu ar ateinančiais dešimtmečiais vėjo jėgainės taps pagrindiniu žmonijos energijos šaltiniu. Taip, Danijoje jie jau tiekia didžiąją dalį elektros energijos, o JAV - daugiau nei hidroelektrinės. Tačiau šalyse, kur dar daug giedrų dienų, saulės energija dabar vystosi daug greičiau nei vėjas. Jos pagalba gaunamos elektros kainos krenta dar greičiau nei vėjo jėgainių parkai. Jau 2020-ųjų pradžioje jis aplenks vėjo turbinas gamyboje ir taps pagrindiniu avinu, naikinančiu anglies ir angliavandenilių energiją.
Tačiau šalims, turinčioms šiaurines teritorijas, vėjas gali atlikti kitokį vaidmenį - pagrindinį generatorių. Vargu ar tai nutiks Rusijoje, ir ne tik todėl, kad į pietus nuo Samaros turime daug saulės. Dar svarbiau, kad negalime palikti nei branduolinės, nei dujų energijos dėl didžiulės jiems sukurtos infrastruktūros. Nepaisant to, 2030 m. Vėjo jėgainės taps dažnais Rusijos peizažų elementais, kaip dabar yra Vokietijoje ar Didžiojoje Britanijoje.