Содержание
разбираемся в самых популярных мифах о ветряных электростанциях
Олег
Сабитов
Новостной редактор
В начале 2019 года в России функционировало 15 ветряных электростанций, суммарная мощность которых составляла 183,9 МВт или 0,08 % от мощности всей энергосистемы страны. По сравнению со странами Европы, Китаем и США это очень мало. Неудивительно, что подавляющее большинство россиян до сих пор считают, что главными источниками энергии в стране являются нефть и газ, а производство на основе других видов энергии, например, ветряной, неэффективна, стоит дорого и даже опасна для здоровья. «Хайтек» вместе с компанией «Энел Россия» рассказывает, почему на самом деле ветряные электростанции не вызывают рак и бессонницу, не приводят к бедности и сокращению рабочих мест, а на их строительство требуется меньше ресурсов, чем на добычу нефти и газа.
Читайте «Хайтек» в
Рынок ветроэнергетики во всем мире достаточно развит: совокупный объем установленных мощностей электростанций, использующих энергию ветра, по данным на конец 2018 года достиг 564 ГВт. Наибольший прирост показали Китай, США и Германия.
При правильном развертывании ветряные электростанции позволят достичь цели, установленной Парижским соглашением — не допустить повышения температуры более чем на 2 °C по сравнению с доиндустриальным уровнем в этом столетии. Ветряки, в отличие от угольных и газовых электростанций, не производят прямых выбросов в атмосферу и безопаснее для здоровья человека и окружающей среды, чем традиционная энергетика. Но это согласно официальной информации, однако у обывателей к создателям ветроэнергетических установок (ВЭУ) свои вопросы. Поэтому рассказываем о том, стоит ли опасаться альтернативной — ветряной — энергетики.
Миф 1: Шум от ветряных электростанций приводит к проблемам со здоровьем и просто мешает жить
Постоянный шум и свист появляется в ближайших к месту установки ветряной электростанции населенных пунктах — так звучит один из самых распространенных мифов о ветроэнергетике.
На самом деле, ветряные электростанции не издают много шума — звуковое загрязнение, производимое лопастями и оборудованием ВЭУ, гораздо ниже, чем то, которому человек подвергается в городских условиях.
Согласно действующим в России санитарным нормам, эквивалентный уровень шума в населенных пунктах составляет 55 дБ в течение дня и 45 дБ ночью. На практике: в сельской местности, где шум в ночное время колеблется от 20 до 40 дБ, ветряк будет издавать звук мощностью 35–45 дБ. Но это значение справедливо только в радиусе 350 м от электростанции (если речь идет об одиноко стоящем ветряке) — далее уровень шума соответствует естественному фону.
Что касается различных заболеваний, начиная от бессонницы и заканчивая раком, то существует ряд исследований (например, проведенное Минздравом Канады), которые свидетельствуют о нулевом влиянии ветровых электростанций на здоровье человека.
В январе 2012 года Департамент охраны окружающей среды штата Массачусетс, США, опубликовал исследование о возможном воздействии ветряных электростанций на здоровье.
В документе, составленном группой независимых врачей и инженеров, говорится о «недостаточном количестве доказательств того, что шум от ветряных турбин напрямую влияет на сон и вызывает проблемы со здоровьем или болезни».
Миф 2: Ветер — не слишком экологичный источник энергии
Энергия ветра снижает, а не увеличивает выработку углекислого газа в энергетическом секторе. Например, в Великобритании расчетное сокращение выбросов CO₂ по сравнению с ожидаемым объемом к 2020 году составило 15 млн т в год. Переход на альтернативные источники энергии — ветер, солнце и вода — а точнее, замена 61% традиционных электростанций на «зеленые» позволит сократить выбросы углекислого газа в Европе к 2030 году на 265 млн т.
Да, ветряные электростанции приводят к непрямым выбросам CO₂, но они составляют всего 11 г/кВт*ч. Для сравнения, тот же показатель у газовых электростанций составляет 490 г/кВтч, а у угольных — 820 г/кВтч.
Еще одна претензия к ветроэнергетике касается использования в ветрогенераторах редкоземельных металлов, таких как неодим.
Это отчасти верно — в конструкции электродвигателя ветряной электростанции используются постоянные магниты из содержащие данный элемент, что увеличивает их эффективность в 10 раз в сравнении обычными магнитами. Однако, редкоземельные металлы широко используются в оборудовании и материалах, используемых в повседневной жизни — в мобильных телефонах, ноутбуках, автомобилях, самолётах в значительно большем объеме .
Миф 3: Ветряная энергетика не создает рабочих мест
Согласно прогнозам, к 2030 году в секторе возобновляемой энергетики будет задействовано около 24 млн человек — в 2017 году в нем уже работало около 8,8 млн сотрудников. Это сделает ветроэнергетику и ВИЭ в целом одним из драйверов развития мировой экономики. Только в Европе к 2030 году появится 90 тыс. дополнительных рабочих мест.
К тому же цены на нефть в последние несколько лет падают — это приводит к сокращению рабочих мест в нефтедобывающих компаниях. В 2015 году из-за снижения стоимости ископаемого топлива без работы осталось 250 тыс.
человек.
Кроме того, игроки энергорынка активно сокращают сотрудников из-за растущей автоматизации труда. В 2018–2019 годах General Electric и Siemens по этой причине сократили несколько тысяч человек.
Миф 4: Ветряные электростанции — это дорого
Затраты на строительство ветряных электростанций ниже, чем при возведении традиционных электростанций, а стоимость энергии ветра постепенно снижается вместе с ростом объема новых ветропарков. По данным Bloomberg, стоимость строительства и эксплуатации ветряных электростанций за последние 10 лет по всему миру сократилась на 38%.
По данным правительства России, в 2015–2017 годах затраты на строительство ветряных электростанций упали на 33,6%. В июне 2019 года министр энергетики России Александр Новак заявил, что стоимость возведения ветряных электростанций сравнялась со строительством газотурбинных ТЭЦ при пересчете на расходы станции по производству 1 кВт*ч.
Согласно отчету компании Coface от 2018 года, ветроэнергетика быстро растет благодаря постоянному снижению цен на ветрогенераторы.
При этом строятся они значительно быстрее традиционных.
Миф 5: Ветряные электростанции работают только 30% времени и не производят электричество в снег и штиль
Эффективность ветряных электростанций часто путают с коэффициентом использования установленной мощности (КИУМ). Современные ветряные турбины вырабатывают электроэнергию 80–85% времени, а объем производимой энергии зависит от скорости ветра. КИУМ для ветряных электростанций составляет 28–30%, а для обычной, тепловой или газотурбинной, электростанции — в среднем 50-60%.
Ветроэлектростанции работают даже при слабом ветре (2-3 м/с) и в дождь, а небольшой объем производимой в таких условиях энергии уравновешивается запасами энергии, произведенными при более благоприятных погодных условиях. Кроме того, ветряные электростанции могут распределять электроэнергию между сетями — в зависимости от того, где ветер дует сильнее, и работать в связке с солнечными, биоэнергетическими и газовыми электростанциями.
Все формы производства энергии оказывают влияние на окружающую среду, на живущих рядом с электростанциями людей и животных. Но влияние ветряной энергетики — одно из самых низких из существующих. Некоторые из описанных выше опасений содержат долю правды, однако ветроэнергетика — молодая технология, которая развивается быстрыми темпами и постоянно становится эффективнее и безопаснее.
Возобновляемая ветровая энергия
Переход от классических угольных электростанций к возобновляемым источникам энергии — это общемировая тенденция последних лет, которая будет сохраняться как минимум ближайшее десятилетие. Энергия ветра — это удобная экологически чистая возобновляемая энергия: ее источник бесплатен и нескончаем, а стоимость обслуживания электростанций относительно низкая.
Влияние ветряных ЭС на окружающую среду минимально, а устанавливаются они очень быстро. Количество генераторов на ветряной электростанции может варьироваться: так, 33 генератора могут производить до 50 МВт энергии.
Используя технологии Feed-in-Tariff (возвращение энергии в сеть), ветряные электростанции могут отдавать электричество в крупномасштабные энергосети.
Единственный недостаток данного источника энергии заключается в том, что ветер не всегда дует с необходимой силой, а иногда и вовсе затихает. На помощь в таких ситуациях приходят технологии Smart Grid, позволяющие использовать электроэнергию наиболее эффективно.
Решения MOXA для автоматизации ветряных электростанций
Компания MOXA предлагает широкий выбор промышленных коммуникационных решений, подходящих для использования в составе ветряных ЭС и помогающих оптимизировать работу электростанции. Среди решений — коммутаторы Ethernet, ПО для управления промышленной сетью, преобразователи последовательных интерфейсов в Ethernet, системы IP-видеонаблюдения и встраиваемые компьютеры.
Удаленный мониторинг турбин
- Подключение большого количества последовательных устройств RS-232/422/485 и их интеграция в сеть Ethernet
- Высокая надежность, высокая производительность, простота обслуживания системы
- Защищенные необслуживаемые системы IP-видеонаблюдения
- Большое время безотказной работы, высокая надежность и простота обслуживания
- Компактный размер устройств
- Высокая производительность преобразователей Serial-to-Ethernet, возможность SNMP- мониторинга
- Коммутаторы EDS-408A поддерживают систему резервирования сети Turbo Chain (восстановление менее 20 мс)
- Высокопроизводительный сервер IP-видеонаблюдения VPort 461 поддерживает разрешение Full D1 и потоки H.
264 и MJPEG.
264 и MJPEG.
Сбор и обработка данных
- Широкий диапазон рабочих температур и компактный размер оборудования
- Надежная система видеонаблюдения в режиме реального времени
- Модули Ethernet-ввода/вывода для удаленного сбора и анализа информации
- Ветряные генераторы работают в условиях воздействия сильного ветра и пыли. При такой окружающей среде принципиально использование безвентиляторных компьютеров с пассивным охлаждением.
- Компактный размер устройств для установки в условиях ограниченного пространства
- Предустановленная ОС Linux или Windows
- Компьютеры V2101 на базе процессора Atom работают при температурах от –40 до +85 °C
- Поддержка Modbus/TCP и наличие OPC- шлюза для видеокамер и видеосерверов позволяют легко интегрировать системы видеонаблюдения в SCADA-приложения
- Решения Ethernet-ввода/вывода МОХА оснащены аналоговыми и дискретными входами, которые можно использовать, например, для мониторинга температуры смазки, для контроля доступа и др.
Надежная инфраструктура ветряных ЭС
- Коммуникационный шлюз для сбора данных
- Бесперебойная Ethernet-инфраструктура, обеспечивающая безопасную передачу данных и гарантирующая быстрое восстановление после ошибок
- Поддержка оптоволоконных соединений для передачи на дальние расстояния и защиты от электромагнитных воздействий
- Масштабируемая сеть с возможностью расширения для подключения новых турбин
- Компьютер DA-681 можно использовать как в качестве коммуникационного процессора, так и в качестве устройства телеуправления, помогающего диспетчерам осуществлять удаленный мониторинг турбин
- Технология резервирования Turbo-Chain обеспечивает надежность и бесперебойность работы Ethernet-сетей (восстановление менее чем за 20 мс)
- Ethernet-коммутаторы МОХА имеют оптоволоконные порты для стабильной передачи данных в условиях электростанции
- В отличие от кольцевых топологий сетевого резервирования, технология Turbo Chain позволяет строить сети произвольной топологии и при необходимости практически неограниченно их расширять
- Программное обеспечение сетевого управления MXview обеспечивает управление сетью, построенной на коммутаторах MOXA или других SNMP-совместимых коммутаторах, в режиме реального времени
Как работает энергия ветра?
Энергия
Как ветряные турбины преобразуют ветер в электричество? И может ли жизнь рядом с ним действительно повлиять на ваше здоровье? Everyday Einstein explains
By Everyday Einstein Sabrina Stierwalt on
Share on Facebook
Share on Twitter
Share on Reddit
Share on LinkedIn
Поделиться по электронной почте
Распечатать
Фото: Мария Вачала Getty Images
В США 8 % наших энергетических мощностей приходится на ветряные турбины — это больше, чем на любой другой возобновляемый ресурс.
за последнее десятилетие увеличился более чем в три раза. Более половины этих мощностей приходится всего на пять штатов: Техас, Айова, Оклахома, Калифорния и Канзас. По данным Американской ассоциации ветроэнергетики, в стране насчитывается более 56 000 ветряных турбин, которые обеспечивают мощность ~ 96000 мегаватт, достаточно для питания более 15 миллионов домов. Министерство энергетики прогнозирует, что к 2050 году мощность ветра увеличится до более чем 400 гигаватт.
Как вы можете принять участие в этой растущей акции по использованию энергии ветра? Многие электроэнергетические компании позволяют вам использовать ветер и другие возобновляемые источники энергии, если вы платите немного больше за «зеленый» вариант. Большее количество потребителей, подписавшихся на зеленую энергию, означает, что эти коммунальные предприятия будут работать над тем, чтобы получать больше энергии. Давайте посмотрим, как работают ветряные турбины, а также некоторые потенциальные плюсы и минусы.
Как работают ветряные турбины?
Энергия ветра начинается с Солнца.
Чтобы дул ветер, Солнце сначала нагревает участок земли вместе с воздухом над ним. Этот горячий воздух поднимается вверх, поскольку данный объем горячего воздуха легче такого же объема холодного воздуха. Затем более холодный воздух устремляется внутрь, чтобы заполнить пустоту, оставленную этим горячим воздухом, и вуаля: порыв ветра.
Управление по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии описывает ветряную турбину как «противоположность вентилятора». Проще говоря, турбина берет энергию этого ветра и преобразует ее в электричество. Так как же это сделать?
Во-первых, ветер давит на длинные тонкие лопасти, обычно на 2 или 3 из них, заставляя их вращаться, подобно тому, как ветер толкает парусник по воде. Затем вращающиеся лопасти заставляют ротор или коническую крышку турбины, а также внутренний вал вращаться со скоростью примерно 30–60 оборотов в минуту.
Конечная цель состоит в том, чтобы вращать сборку магнитов в генераторе, который будет генерировать напряжение в катушке провода благодаря электромагнитной индукции.
Однако генераторы требуют более высоких оборотов, поэтому коробка передач обычно соединяет этот вал с более низкой скоростью с валом с более высокой скоростью, увеличивая скорость вращения примерно до 1000–1800 оборотов в минуту. Эти коробки передач не только дороги, но и тяжелы, поэтому инженеры стремятся разработать больше генераторов с «прямым приводом», которые могут работать на более низких скоростях.
»Продолжить чтение «Как работает энергия ветра?» на QuickAndDirtyTips.com
ОБ АВТОРЕ(АХ)
Сабрина Стирвалт, доктор философии, астрофизик из Западного колледжа и ведущая подкаста Everyday Einstein на Quick and Dirty Tips.
Читать дальше
Информационный бюллетень
Будьте умнее. Подпишитесь на нашу новостную е-мэйл рассылку.
Регистрация
Поддержка научной журналистики
Откройте для себя науку, которая изменит мир. Изучите наш цифровой архив с 1845 года, включая статьи более 150 лауреатов Нобелевской премии.
Подпишитесь прямо сейчас!
Как работают ветряки?
Краткое руководство о том, как электричество вырабатывается из одного из самых распространенных возобновляемых источников в Великобритании: ветра.
Популярный вопрос, который приводит людей на сайт Good Energy: как работают ветряные турбины? Энергия ветра производит наибольшую долю возобновляемой электроэнергии, которую мы используем здесь, в Великобритании.
Итак, вот (почти) все, что вам нужно знать о производстве электроэнергии из ветра.
Как работают ветряные турбины?
Лопасти ветряных турбин вращаются под воздействием ветра. И это не обязательно должен быть сильный ветер: лопасти большинства турбин начинают вращаться при скорости ветра 3-5 метров в секунду, что является легким ветерком.
Именно это вращательное движение вращает вал в гондоле — коробчатой конструкции в верхней части ветряной турбины. Затем встроенный в гондолу генератор преобразует кинетическую энергию вращающегося вала в электрическую энергию. Затем он проходит через трансформатор, который повышает напряжение, чтобы его можно было транспортировать по национальной сети или использовать на местном объекте.
От микротурбин для частного дома до огромных прибрежных ветряных электростанций — все ветряные турбины используют один и тот же механизм для выработки электроэнергии.
Сколько энергии производит ветряная турбина?
Все это означает, что способность ветряной турбины генерировать максимальное количество энергии зависит от ветра. Ветряные электростанции тщательно планируются, чтобы убедиться, что они находятся в местах с надежным потоком ветра круглый год. Это, как правило, на вершине холма с большим количеством открытого пространства вокруг и в прибрежных районах. Вот почему в таких местах, как Корнуолл и Шотландия, довольно много ветряных электростанций.