Авторизация
Наша группа Вконтакте
Наши партнеры
КРЫМ. СТРОЙИНДУСТРИЯ. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ВЕСНА — 2016

Ветер дует не всё время. Почему это не делает силу ветра менее эффективной?

Люди склонны подвергать сомнению силу ветра, считая, что хоть он и является эффективной частью энергосистемы, но не всегда вырабатывает одинаковое количество энергии.

Ветер дует не всё время. Почему это не делает силу ветра менее эффективной?


- «В среднем, ветровые турбины являются эффективными в производстве примерно на 20% - 25%» - Ядерная Ассоциация Канады

- «…годовая выработка составляет 15-30%» - Нешинл Винд Вотч (правозащитная антиветровая организация США)

- «В среднем, ветровые разработки, которые уже используются в Онтарио, достигают менее чем 20% своей мощности.» - Ветровой Концерн Онтарио (правозащитная анти-ветровая организация Канады)

Почему ветрогенераторы эффективны даже при отсутсвии ветра?

Ветровые турбины являются экономически эффективным источником энергии, достигая на сегодня 35% - 47% коэффициента использования установленных мощностей с учетом изменчивости ветра в определённых местах. Это учитывается в анализе ситуации для нового поколения ветрогенераторов. Новые ветровые турбины предназначены для специфических ветровых условий и намного эффективнее в улавливании ветра, чем предыдущие. Так как все виды выработки энергии с помощью ветра более или менее прерывисты, это всего лишь ещё один вид энергии, который стоит прогнозировать, планировать и осуществлять управление им на повседневной основе. К тому же, к этому источнику энергии нет особых претензий.

Утверждения противников ветроэнергетики основываются на нескольких основных заблуждениях относительно этой темы:

1. Числа, рааситанные на основе старой статистики являются отображением нынешнего уровня промышленности;

2. Энергия ветра производит энергию только 25% времени, остальное - это простои;

3. Стоимость жизненного цикла этой энергии невыгодна;

4. Такие энергосистемы неуправляемы.

Перед тем, как доказать противоречивость этих мифов, необходимо рассмотреть несколько определений.

- Мощность ветрогенератора обозначает количество энергии, которое будет произведено ветровыми турбинами при работе в полную силу. Ветровая турбина в 3 МВт могла бы обеспечить 3 мегаватт-часа (МВт-ч) для энергосистемы в час или 26,280 МВт-ч в год при беспрерывной работе на полной мощности.

- Коэффициент использования установленной мощности (КИУМ): это прогнозируемая или измеренная средняя величина производительности ветрогенератора (обычно) за год. Если ветровая турбина в 3МВт производит 7,900 МВт за год, то её коэффициент использования установленной мощности будет составлять 30% (7,900/26,280). Если 10,500 МВт за год, то её коэффициент использования установленной мощности будет составлять 40% (10,500/26,280).

- Стоимость жизненного цикла энергии (СЖЦЭ): Это умеренно сложный расчёт, который оценивает полную стоимость покупки, установки, эксплуатации и вывода из эксплуатации ветрогенератора. Затем выработанные мегаватты-часы делятся на срок службы. Это основные критерии, по которым можно сравнивать разные формы выработки электроэнергии на равных для всех условиях. Производственный стандарт для СЖЦЭ составляет 20 лет эксплуатации, т.к. это одновременно соответствует и сроку службы большей части дополнительной выработки, и искусственно не уменьшает стоимость вывода из производства, отодвигая её на такой длительный период, что она становится несущественной.

Пересмотрим приведенные выше ложные представления:

1. Современные ветровые турбины достигают от 35% до 47% средней мощности КИУМ в разных ветровых категориях.

20 лет назад ветровые турбины были намного менее производительны, чем современные. В наиболее подходящих местах расположения 30% могло считаться для них хорошим КИУМ. Современные ветровые турбины оптимизированы для разных ветровых условий и сейчас достигают 35-47% среднего КИУМ с новыми турбинами, установленными в 2012 году в разных ветровых условиях, начиная с тех участков, что расположены слишком низко, и заканчивая находящимися слишком высоко. Сегодня построено и установлено так много турбин ветрогенераторов, что существенная дифференциация значительно повышает итоговую эффективность.

Ветер дует не всё время. Почему это не делает силу ветра менее эффективной?


Почему ветровые турбины на данный момент лучше улавливают ветер?

- Высота ветрогенератора: чем выше над землёй, тем сильнее ветер и более высокие ветровые турбины способны улавливать больше ветра.

- Механический КПД: ветровые турбины постоянно совершенствуются и уже ненужные, малоэффективные передачи и сцепления устраняются. Многие из современных ветряков даже не оснащены коробкой передач, что значительно снижает потери.

- Специализация: При низкоскоростных ветрах используются большие лопасти и меньшие генераторы. При более сильных ветрах устанавливаются более узкие лопасти и большие генераторы.

- Аэродинамические улучшения: лопасти эффективнее использую набегающий воздушный поток и производят больше аэродинамической силы за счёт совершенствования формы и приспособления к разным скоростям потока.

- Оптимизированные эксплуатационные расходы: за счёт наличия опыта и оптимизации затрат на поддержку отдельных ветровых турбин.

- Надёжность: ветрогенераторы являются крупногабаритными механизмами, хорошо приспособленными к сильным ветрам, обледенению и другим природным факторам. Отказ ветровой турбины случается крайне редко, хотя это и можно увидеть на захватывающих снимках и видео.

- Моделирование ветра: понимание и моделирование ветровых условий в определённых местностях в наше время намного точнее, чем 20 лет назад. Это позволяет правильно выбрать и установить ветровые турбины, чтобы максимизировать использование ветровых ресурсов в конкретном месте.

- Приборы и средства автоматизации: на сегодняшний день ветровые турбины компьютеризированы и максимизируют выходную мощность в различных ветровых условиях. Кроме того, они связаны через SCADA-системы. Операторы энергосистемы получают информацию о состоянии турбин в режиме реального времени, что позволяет гораздо быстрее среагировать в случае возникновения проблемы. Это обеспечивает максимальную производительность и сводит к минимуму время простоя.

- Улучшенные конструкционные материалы: материал для лопастей постоянно совершенствуется, благодаря чему лопасти становятся более выносливыми и лёгкими. От этого увеличилась их надёжность и эффективность.

- Улучшенные покрытия: современные производители применяют улучшенные покрытия, которые намного медленнее портятся, особенно на передней кромке. Это увеличивает ламинарный поток и дольше поддерживает аэродинамическую эффективность.

Ветер дует не всё время. Почему это не делает силу ветра менее эффективной?


Это выводит на первый план ещё один миф об энергии ветра: что от неё невозможно достигнуть ещё большей эффективности. Тем не менее в ветроэнергетике продолжают появляться инновации. На сегодняшний день (2013 г.) в мире эксплуатируется примерно 240000 ветровых турбин. Во многих странах мира используются устаревшие модели, тем не менее, они являются прибыльными. Ветровые турбины постоянно совершенствуются. Мощность средней ветровой турбины 20 лет назад была до 600 кВт; в 2012 году она составляла 3 МВт - что в 6 раз больше. Во всём мире, с 2005 года, мощность выработки энергии с помощью ветра увеличилась приблизительно в 4 раза, преимущественно за счет 1,5 МВт+ ветровых турбин. Пока коэффициент использования установленной мощности не будет подстроен под выработку мегаватт, то исторически сложившаяся простая средняя величина будет давать низкий КИУМ. Также довольно легко выбрать местность, собрать подмножество данных с тех лет, когда сила ветра была слабой и рассказать про ветроэнергетику всё, что вам захочется.

В итоге мы видим, что в выработке энергии с помощью ветра есть два мультипликативных фактора: ветровые турбины улавливают больше доступной энергии и сами они в несколько раз больше чем раньше. Современные ветровые турбины мощностью до 3 МВт в 5 раз больше, чем те, что были 20 лет назад (их максимальная мощность составляла 600 кВт). Вероятно, это повлияло на увеличение КИУМ в два раза. Это свидетельствует о том, что современная ветровая турбина может генерировать в 10 раз больше энергии, чем устаревшая, которая составляет пятую часть её размера (10,512 МВт против 1,051 МВт за год).

Кстати, эти достижения являются объяснением того, почему в Голландии ветровые турбины не стоят по 20-25 лет, как им положено. В среднем, Голландия переоснастила ветровые турбины (заменив устаревшие модели на новые) где-то через 17 лет, чтобы максимизировать выработку энергии с помощью ветра и, соответственно, прибыль.

2. За отчетный период времени ветровые турбины производят 75%-85% электричества, вместо 25%.

Ветер дует на оптимальной скорости не всё время. В определенном месте ветер может дуть достаточно сильно для того, чтобы ветровая турбина вырабатывала 75%-85% энергии в год. Большую часть этого времени сила ветра слабее оптимальной и снабжает энергосистему меньшим количеством электричества. Некоторое время она работает на уровне максимальной производительности и вырабатывает наибольшее количество энергии. Замешательство возникает, когда люди путают КИУМ с процентом рабочих часов.

Если сделать простое преобразование, то 3.5 м/с равно 12.6 км/ч или 7.8 миль в час. Некоторые турбины оптимизированы под низкую скорость ветра и достигают 3 м/с (10.8км/ч или 6.7 миль/ч). Эти ветровые турбины подобраны на основе профиля скоростей ветра в определённых местах. Они будут вырабатывать энергию даже при скорости ветра, которая намного ниже оптимальной.

Ветер дует не всё время. Почему это не делает силу ветра менее эффективной?


3. Современные ветровые турбины производят электричество стоимостью 5-7 центов за киловатт-час. У них нет негативных факторов, и они создают рабочие места для деревенских жителей.

Их стоимость находится в том же диапазоне, что и новая ядерная установка, новая угольная или гидроэлектростанция. В настоящее время в США энергия, полученная от ветра, стоит дороже, но при этом не имеет негативных факторов, связанных с гидравлическим разрывом пласта, выбросом твёрдых частиц или выделением парниковых газов.

При каждом удвоении мощности за последние 30 лет стоимость энергии ветра была снижена на 14%. Эта тенденция чётко просматривается. Полная приведённая стоимость электроэнергии очень важна, так как это позволяет оценить разные виды выработки энергии по критериям стоимости МВт или кВт. Это хоть и не единственная, но очень значимая характеристика. Другие характеристики включают в себя ежегодные профили об энергетическом снабжении, матрицу потребительского спроса, негативные факторы и создание рабочих мест.

4. Сила ветра не делает энергосистемы неуправляемыми и, фактически, в некоторых случаях способствует улучшению их надёжности.

Управляющие энергосистемами и эксперты в области энергетики знают одну непреложную истину: все виды выработки носят нерегулярный характер. С возобновляемыми источниками энергии это случается чаще. Эта прерывистость вполне понятна и, как правило, более предсказуема. В Онтарио, в 2002 году или около того, КИУМ для атомного флота находился в области 55-60%. В 2011 году по оценкам ядерной промышленности средний КИУМ во всём мире составлял 89-90%, однако нынешние наблюдатели приближают его к 85%. Что касается угольной энергосистемы, в 2000-2010 годах флот США испытал диапазон от 60 до 75%.

В Европе и Австралии система ANEMOS предоставляет высокоточные прогнозы выработки энергии ветра на 5 минут, 2 часа, 40 часов, 6 дней или 2 года вперёд согласно заданным временным рамкам. Прогнозы на 5 минут вперёд точны в пределах 1-2% всей выработанной энергии. Это позволяет операторам энергосистемы создавать очень точные прогнозы в определённых временных рамках, тем самым позволяя подобрать правильный подход при колебаниях силы ветра в каждом ветропарке.

Есть один интересный пример относительно достаточно известного возгорания ветряной турбины в Ардроссане, в декабре 2011 года. Одна из дюжины ветровых турбин мощностью 1.2 МВт загорелась во время сильного шторма, который пронёсся над Шотландией. Тот же шторм повалил линии передач в находящейся по соседству АЭС Хантерстон Би. Она находилась в нерабочем состоянии 54 часа, потеряв 17,000 МВт-ч. Это приблизительно равно шести годам КПД ветровых турбин.

Недавно, когда австралийская угольная электростанция прервала подачу электричества энергосистеме, его оптовая цена увеличилась в 200 раз за считанные минуты до того, как всё вернулось к норме. Этот график выравнивается в течение 30 минут, так что ценовой пик скрыт, но огромная потеря энергии остаётся очевидной. Потеря основных генерирующих активов непредсказуема и является обычным явлением, в то время как потери в производстве энергии с помощью ветра также случаются, но, как правило, только с определённым процентом общей мощности и являются очень предсказуемыми.

Управляющие такими энергосистемами как угольная, атомная или гидроэлектростанции диапазоном 1 ГВт должны иметь резервное оборудование для непредвиденных обстоятельств на случай аварии. Энергия ветра не считается проблемой для управляющих до тех пор, пока вы не превышаете диапазон 20%, но даже это не является особо сложной или внезапной трудностью по сравнению с тем, что может случиться на АЭС.

Ветер дует не всё время. Почему это не делает силу ветра менее эффективной?


Директор Энергетической Стратегии государственной энергосистемы Великобритании ясно выразился по этому поводу:

«Возможность государственной энергосистемы предсказывать, куда будет дуть ветер через неделю, день или час является ключевой. Пару лет тому назад компания запустила новую прогнозирующую ветер систему, разработанную для помощи в планировании, связанном с прерывистостью ветра. Как сообщает Смит, её точность на ежедневной основе «феноменальна» - она права в 95% случаев, работая 24 часа в сутки.

По сути, Смит утверждает, что в некотором смысле ветер более предсказуем, чем обычные источники энергии, такие как уголь и газ. Он сообщает, что традиционная электростанция как АЭС может «остановиться и выйти из строя за миллисекунды». Работа ветровых турбин может быть приостановлена, чтобы защитить их от сильного ветра. Но легче предсказать подобные погодные условия, чем внезапное отключение АЭС.»

Наконец, в Бразилии энергия ветра благосклонно рассматривается как самая мощная и наиболее надёжная в то время года, когда основные плотины ГЭС испытывают трудности, связанные со слишком низким уровнем воды. Обратите внимание на высокий уровень естественного течения воды с декабря по март и его значительное снижение в другое время года. Заметьте, что сила ветра в это время значительно возрастает. Это позволяет большему количеству воды оставаться за плотиной, когда её уровень низок, что сохраняет ключевой ресурс для оптимального использования.

Это одна из причин того, почему в Бразилии стремительно строят ветровые энергосистемы. На одном из аукционов в декабре 2011 года, после наблюдения выработки 0.97 ГВт из 1.2 ГВт, было предложено перейти к торгам за энергию ветра. Интересно, что по сравнению с другими видами выработки энергии, с точки зрения налогового режима или субсидий, Бразилия не имеет к ней особых предпочтений. В итоге, среднее предложение цены составило 5.5 центов USD/КВт.

Изменчивость, свойственная ветру, не является проблемой для экономики; она эффективна и не несёт за собой негативных последствий для окружающей среды. Те, кто говорят иначе, делают это ради своей собственной выгоды, которой не способствуют эффективные источники энергии и нам было бы полезно задуматься, в чём именно она заключается.

Рейтинг:
0
  1. Традиционалист
    13 апреля 2018 16:14
    - «В среднем, ветровые турбины являются эффективными в производстве примерно на 20% - 25%» - Ядерная Ассоциация Канады
    - «…годовая выработка составляет 15-30%» - Нешинл Винд Вотч (правозащитная антиветровая организация США)
    - «В среднем, ветровые разработки, которые уже используются в Онтарио, достигают менее чем 20% своей мощности.» - Ветровой Концерн Онтарио (правозащитная анти-ветровая организация Канады)
    Т.е. КИУМ в лучшем случае 30%. Еще при этом "зеленая" энергия гораздо дороже для потребителя, аеще ограничения по уровню щумности. В Германии, насколькь помню, 30 Дб ночью и :0 Дб денем, а еще инфразвук, очень опасный фактор.
    Предложение: стронникам нетрадиционных источников энергии т.е. ЗЕЛЕНЫМ продавать электроэнергию по цене сколько стоит + транспортировка, а то сейчас все остальные традиционные потребители, доплачивают ЗЕЛЕНЫМ за их прихоть.

Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Вопрос:
От чего дают энергию солнечные батареи?
Ответ:*
Важно ваше мнение
Какая на Ваш взгляд самая перспективная технология в энергетике?