Jedním z hlavních moderních problémů lidstva je globální změna klimatu na planetě. Emise skleníkových plynů do atmosféry rostou a činnost energetických zařízení je jednou z hlavních příčin těchto emisí. Budoucnost lidstva proto vlastně závisí na správné volbě zdroje energie a technologie. Předpokládá se, že přechod na obnovitelnou energii vyřeší nahromaděné problémy ve větší míře.
Obnovitelná energie je založena na využívání tzv. obnovitelných zdrojů energie (OZE), které jsou považovány za nevyčerpatelné. Tradičně zahrnují výrobu energie pomocí větrné energie (generace větru), slunečního záření (generace slunečního záření), vody (hydrogenerace) a geotermálního tepla z útrob Země.
OZE jsou nejekologičtější energií, která prakticky neznečišťuje životní prostředí a nepoškozuje člověka (zejména ve srovnání s rozšířenou generací na bázi uhlovodíkových zdrojů). Proto se „zelená energie“ aktivně rozvíjí po celém světě – včetně Ruska.
Ale dnes je správné hovořit ani ne o OZE, ale o bezuhlíkové energii, tzv. „zeleném náměstí“ – zrychleném rozvoji větrné, solární, vodní a jaderné energie. Při použití těchto energetických technologií jsou tepelné emise a emise oxidu uhličitého nulové.
Plnohodnotným prvkem „zeleného náměstí“ jsou jaderné elektrárny. Za prvé, jaderné elektrárny, stejně jako ostatní bezuhlíkové generace, nemají škodlivé emise a za druhé používání jaderných elektráren výrazně snižuje emise skleníkových plynů do atmosféry. Jaderná energie pomáhá zajistit stabilitu elektrických sítí, zejména těch, které jsou závislé na proměnlivých obnovitelných zdrojích, jako je sluneční záření nebo vítr.
Kombinace dvou ekologických zdrojů energie (moderní jaderné elektrárny, které garantují základní zatížení sítí – a větrné elektrárny) dává spotřebitelům elektřiny jistotu, že v žádné situaci nezůstanou bez stabilního a spolehlivého zdroje energie. , který navíc prakticky neovlivňuje životní prostředí.
Dnes je podíl obnovitelných zdrojů na celosvětové energetické bilanci asi 15 %. Odborníci předpokládají, že transformace globálního energetického sektoru povede do roku 2040 ke zvýšení spotřeby všech druhů obnovitelné energie minimálně o 76 %, maximálně o 115 %. Do téhož roku může růst výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů ve světě vzrůst téměř čtyřnásobně – díky mnohonásobnému zvýšení kapacity solární a větrné výroby.
V roce 2019 vyrobily větrné elektrárny 15 % veškeré elektřiny spotřebované v Evropě. Rusko je v rozvoji OZE stále výrazně horší než evropské země. Pokud nevezmeme v úvahu vodní elektrárny působící v zemi, pak podíl veškeré „obnovitelné energie“ na energetické bilanci Ruska nedosahuje ani 1 %.
Zároveň podle údajů tuzemské Asociace pro rozvoj OZE byly u nás od ledna do června 2020 uvedeny do provozu nové solární a větrné elektrárny o celkovém výkonu 500 MW a v r. celkem investoři plánují do konce roku 1300 MW.
Nejintenzivněji se větrná energie rozvíjí v Rusku, jehož technologie se neustále zdokonalují. V Rusku se tím zabývá několik společností, včetně NovaWind, která je součástí Rosatomu.
Koordinátor projektu: Andrey Ivanov
Nápad: PETER RYAZANOV, DENIS BOKOV
Správce obsahu: DMITRY PETRENKO
TEXT: Andrey Rezničenko
Korektor: VITALY BALASHOV
Account manager: ANNA MUSATOV
Výrobce: KALERIA ANDREEVA
Ilustrátor: KSENIA RYKOVA
Umělecký ředitel: ANDREY ALBIKOV
© TASS, 2020
Tisková agentura TASS (osvědčení o registraci médií #03247 vydané 2. dubna 1999 Státním tiskovým výborem Ruské federace). Jednotlivé publikace mohou obsahovat informace, které nejsou určeny uživatelům mladším 16 let.
Energetika se se svým úkolem vyrovnává celkem sebevědomě, ale rozsah naší země je takový, že zatím není možné plně zajistit elektřinu do všech vzdálených nebo těžko dostupných oblastí. Je to způsobeno mnoha faktory, které jsou v současných podmínkách příliš drahé nebo technicky nedosažitelné.
Stále více pozornosti proto musí být věnováno alternativním zdrojům, které dokážou uspokojit potřeby zaostalých regionů bez účasti páteřních sítí. Slibným směrem je větrná energie využívající bezúplatný zdroj energie – sílu větru.
Zařízení a typy větrných elektráren
větrné farmy (WPP) využívají větrnou energii k výrobě elektřiny. Velké stanice se skládají z mnoha větrných turbín, spojených do jediné sítě a zásobujících velká pole – vesnice, města, regiony. Menší jsou schopny zajistit malé obytné plochy nebo jednotlivé domy. Stanice jsou klasifikovány podle různých kritérií, například podle funkčnosti:
- mobilní, pohybliví,
- stacionární.
- pobřežní
- na moři
- přízemní
- plovoucí.
Podle typu konstrukce:
Lopatkové stanice jsou nejpoužívanější na světě. Jsou vysoce účinné a schopné vyrobit dostatečně velké množství elektřiny pro zásobování spotřebitelů v celém energetickém průmyslu. Distribuce takových stanic má přitom specifickou konfiguraci a nenachází se všude.
Princip činnosti
Jak již bylo zmíněno, větrné elektrárny mají rotační nebo lopatkové provedení. Rotační stanice mají zpravidla zařízení s vertikální osou otáčení. Jsou v mnoha ohledech pohodlnější než lamelové, protože během provozu nevydávají mnoho hluku a nejsou náročné na instalaci ve směru větru. Zároveň jsou rotační konstrukce méně efektivní a lze je použít na malých soukromých stanicích.
Okřídlená zařízení jsou schopna produkovat maximální účinek. Energii, kterou přijímají, využívají mnohem efektivněji než rotační modely, ale musí být správně orientovány s ohledem na průtok, což znamená přítomnost dalších přípravků nebo zařízení.
Všechny typy fungují na stejném principu – proudění větru roztáčí pohyblivou část, která přenáší rotaci na generátor, v důsledku čehož vzniká v systému elektrický proud. Nabíjí baterie, které napájejí střídače, které převádějí přijímaný proud na standardní napětí a frekvenci vhodnou pro spotřebitelské spotřebiče.
Pro zajištění velkého počtu spotřebitelů jsou jednotlivé větrné turbíny propojeny do systému, který tvoří stanice – větrné farmy.
Výhody a nevýhody větrných elektráren
Mezi výhody WES patří:
- nezávislost na fosilních zdrojích;
- je použit zcela volný zdroj energie;
- ekologická čistota techniky – nedochází k poškození životního prostředí.
Zároveň existují nevýhody:
- nerovnoměrnost větru vytváří určité potíže při výrobě energie a nutí k použití velkého množství; nabíjecí baterie;
- větrné mlýny během provozu vydávají hluk; nízká, je velmi obtížné ji zvýšit;
- náklady na zařízení, a tedy i elektřinu, jsou mnohem vyšší než cena síťové elektřiny;
- návratnost zařízení se zvýšením jeho kapacity je výrazně snížena. Nejproduktivnější stanice se plně nevyplatí.
Použití malých stanic může poskytnout energii omezenému počtu spotřebitelů, takže velká sídla nebo regiony vyžadují velká zařízení. Větrné mlýny s vysokým výkonem přitom potřebují odpovídající proudění větru a rovnoměrnost jeho pohybu, což je pro podmínky naší země netypické. To je hlavní důvod nízkého výskytu větrných mlýnů ve srovnání s evropskými zeměmi.
Ekonomické opodstatnění výstavby větrných elektráren
Z ekonomického hlediska má výstavba větrných elektráren smysl pouze při absenci jiných způsobů zásobování energií. Zařízení je velmi drahé, údržba a opravy vyžadují stálé náklady a životnost je omezena na 20 let, a to v evropských podmínkách. Pro Rusko lze toto období zkrátit minimálně o třetinu. Proto použití WPP ekonomicky neefektivní.
Na druhou stranu při absenci alternativních možností nebo při existenci optimálních podmínek, které zajistí kvalitní a rovnoměrný provoz větrných turbín, se využití větrných elektráren stává zcela přijatelným způsobem zásobování energií.
Důležité! Bavíme se o velkých stanicích, které zásobují celé regiony. Atraktivněji vypadá situace u domácích či soukromých stanic.
Výkon průmyslových stanic
Průmyslové větrné elektrárny mají velmi vysokou kapacitu, schopné zásobovat velká sídla nebo regiony. Například, WPP “Gansu” v Číně má 7965 MW, “Enercon E-126” produkuje 7,58 MW, a to není limit.
Ihned je třeba poznamenat, že mluvíme o lídrech ve větrné energii, jiné modely generují mnohem méně energie. Větrné mlýny jsou však ve spojení do velkých stanic schopny vyrobit zcela dostatečné množství elektřiny. Kombinované komplexy generují celkovou kapacitu 400-500 MW, kterou lze snadno porovnat s výkonem VE.
Malé stanice mají skromnější ukazatele a lze je považovat pouze za bodové zdroje zásobující omezený počet spotřebitelů.
Přední světoví výrobci
v počtu nejznámější výrobci větrných turbín a zařízení pro průmysl větrné energie zahrnuje společnosti:
- Vesta,
- nordex,
- supervítr,
- Panasonic,
- ekotecnia,
- Vergnet.
Ruští výrobci ještě nejsou připraveni konkurovat těmto společnostem, protože otázka vytváření vysoce kvalitních a produktivních větrných turbín v Rusku ještě nebyla dostatečně důkladně nastolena.
Geografie aplikace
Větrná energie se nejvíce rozšířila na západním pobřeží Atlantiku, zejména v Německu. Jsou zde nejlepší podmínky – rovnoměrný a silný vítr, optimální klimatické ukazatele. Ale hlavním důvodem širokého rozšíření větrných elektráren v tomto regionu byl nedostatek příležitostí pro výstavbu vodních elektráren, což přimělo vlády zemí tohoto regionu používat dostupné způsoby výroby elektřiny. Současně existují instalace v Pobaltí, v Dánsku, Holandsku.
Rusko v této věci stále zaostává, za poslední desetiletí bylo uvedeno do provozu sotva deset větrných elektráren. Důvodem tohoto zpoždění je velký rozvoj vodní energie a nedostatek vhodných podmínek pro provoz průmyslových větrných elektráren. Zvyšuje se však produkce malých zařízení schopných zásobovat energií jednotlivá sídliště.
Fakta a mylné představy
Malá distribuce větrných elektráren a nedostatek zkušeností s jejich nakládáním daly vzniknout mnoha mylným představám o vlastnostech a účincích větrných elektráren na lidský organismus. Existuje tedy rozšířený názor na neobvykle vysokou hladinu hluku produkovaného fungující větrnou turbínou. Určitý hluk skutečně existuje, ale jeho úroveň je mnohem nižší, než se běžně věří. Takže hluk z průmyslových modelů ve vzdálenosti 200-300 m je vnímán uchem stejně jako zvuk z fungující domácí chladničky.
Dalším problémem, který neznalci bezdůvodně nafukují, je vytváření nepřekonatelného rušení rozhlasového a televizního signálu. Tento problém byl vyřešen dříve, než se o něm uživatelé dozvěděli – každý výkonný průmyslový větrný mlýn je vybaven vysoce kvalitním filtrem rádiového rušení, který dokáže zcela eliminovat vliv zařízení na ovzduší.
Lidé žijící v blízkosti turbín budou neustále ve stínové zóně blikání. Toto je označení pro nepříjemný pocit z blikajících světelných projevů. Rotující lopatky vytvářejí takový efekt, ale jeho význam je značně přehnaný. I ti nejcitlivější lidé se mohou vždy jednoduše odvrátit od turbíny, pokud jsou náhodou v její blízkosti.
O provozu větrných elektráren, jejich vlivu na lidský organismus a životní prostředí existují i další přitažená za vlasy a zcela reálná fakta. Některé z nich jsou obyčejné fámy, druhá část je tak přehnaná, že si ani nezaslouží diskusi. Větrná energie je plnohodnotným průmyslem schopným řešit problémy s dodávkami energie jak v pevném měřítku, tak v rámci malého venkovského domu.
Soukromé větrné elektrárny
Pro Rusko je nejpalčivějším problémem distribuce přesně malých stanic, které poskytují jeden dům nebo pozemek. Výstavba velkých větrných elektráren v klimatických podmínkách naší země je neúčelná a nerentabilní. Největší hodnota větrných turbín spočívá ve vytvoření možnosti poskytovat energii zaostalým nebo vzdáleným sídlům, kde není síťové připojení.
Pro takové oblasti je nejlepším způsobem řešení problému použití malých soukromých stanic, protože provoz větrného mlýna nevyžaduje palivo, zařízení je jednoduché a snadno opravitelné. Vybavit takové regiony dalším zařízením je mnohem jednodušší a levnější než vyčlenit velké finanční prostředky na výstavbu elektrického vedení, zejména pokud jde o horské oblasti. Malé větrné turbíny jsou schopny vyrobit dostatek energie bez nutnosti údržby nebo nákladů na palivo, což z nich činí velmi slibné a atraktivní možnosti řešení problému.
Přehled cen oblíbených modelů
Náklady na větrné turbíny jsou vysoké. Tento okamžik je nejhrozivější pro šíření technologií větrné energie. Mnoho majitelů domů by si přálo nainstalovat větrné mlýny na svůj pozemek, ale nemají finanční prostředky na jejich pořízení. Instalace schopná zajistit osvětlení místa stojí asi 100 tisíc rublů.
Výkonnější design, který vám umožní dodávat elektřinu do chaty, bude stát 250 tisíc rublů.
Větrná farma schopná poskytnout malou farmu stojí asi 500 tisíc rublů. A to není limit. Za takové ceny není nutné očekávat rychlé šíření větrných turbín, takže veškerá naděje je na vznik domácích modelů, které mohou vyřešit otázku vysokých nákladů na zařízení. Případně si můžete koupit relativně levný čínský model. Taková zařízení nelze opravit, jsou ve skutečnosti na jedno použití, ale jejich cena je mnohem nižší než náklady na západní modely podobné síly.
Jak vyrobit větrnou elektrárnu?
Vysoké náklady na průmyslové modely nutí lidi, kteří jsou schopni používat nástroje a mají určité znalosti, k vytváření domácích větrných mlýnů. Náklady na takové zařízení jsou nesrovnatelné s výdaji na tovární modely a účinek získaný z domácích výrobků často převyšuje účinek slavných zahraničních výrobků.
K vytvoření stanice budete potřebovat:
- sada zařízení – regulátor nabíjení, střídač, baterie;
- generátor schopný pracovat při nízkých otáčkách. Nejčastěji se používají automobilové nebo traktorové generátory, které prošly nějakou modernizací;
- větrný mlýn – rotační rotor namontovaný na stožáru nebo základně požadované velikosti.
Zařízení pro stanici lze sestavit samostatně nebo zakoupit hotové. Výroba generátoru z hotového zařízení trvá jeden den (pokud máte představu o tom, co je třeba udělat). Větrný mlýn je vyroben z improvizovaných materiálů – kovové sudy, plech atd.
Všechny konstrukční prvky se smontují dohromady, systém se spustí, vyhodnotí se jeho vlastnosti a v případě potřeby se provedou potřebné změny. Větrný mlýn pro kutily je opraven bez problémů, protože jeho celý design zná mistr, jak se říká, do posledního šroubku.
Provoz WPP nevyžaduje zvláštní výdaje, všechny investice jsou prováděny najednou. Životnost systému se počítá na 20 let, ale při ruční výrobě je prakticky neomezená, protože modernizace nebo oprava konstrukce je možná kdykoliv.
