ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ КАК ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Электрическая энергия оказывает значительное влияние на все отрасли народного хозяйства, а также на уровень развития и технический прогресс любого государства. Не исключением является и наша Республика Беларусь.

В связи с ростом населения и сокращением природных запасов углеводородного топлива наблюдается рост мирового энергопотребления. И именно этот факт повышает интерес к освоению и использованию энергии из возобновляемых источников. Выработка такой электроэнергии является значительной составляющей от мирового энергопроизводства.

Согласно Национальной программе развития местных и возобновляемых источников на 2011 – 2015 гг. на территории Республики Беларусь выявлено 1840 площадок, где можно разместить ветроустановки (ВЭУ). Общий энергетический потенциал страны при этом оценивается в 1600 МВт мощности и годовой выработкой электроэнергии 2,4 млрд. кВт·ч. Среднегодовая скорость фонового ветра колеблется от 3 до 4 м/с на высоте 10-12 метров. Поэтому в программе оговорена необходимость технико-экономического обоснования строительства ветроустановок в каждом отдельном случае.

В связи с этим наблюдается значительный приток капитала в ветроэнергетическую отрасль, и повышенный интерес со стороны инвесторов к веторэнергетике как к бурно развивающейся отрасли.

На рисунке 1 показана конструкция ветроэнергетической установки и общий вид ветроэлектростанции.

Рисунок 1. Конструкция ветроэлектрической установки: 1 - ветродвигатель (ветроколесо), 2 - ветроголовка, 3 - генератор, 4 - редуктор, 5 - поворотная платформа, 6 - измерительное устройство, 7 - мачта ВЭУ содержит ветротурбину и электрогенератор, связанный с валом ветротурбины непосредственно или через редуктор.

Ветроэнергетика соответствует всем условиям, которые необходимы чтобы приравнять ее к экологически чистым методам производства электроэнергии. К основным ее преимуществам относятся:

• возможность использования возобновляемого, неисчерпаемого источника электрической энергии;
• значительная экономия на процессе добычи и транспортировки топлива;
• отсутствие загрязнения окружающей среды (т.к. производство энергии из ветра не приводит к выбросу вредных веществ в атмосферу);
• территория, находящаяся в непосредственной близости от ветроустановок, может быть использована для сельскохозяйственных нужд;
• стабильный расход на единицу получаемой энергии;
• быстрый рост экономической конкурентоспособности электроэнергии по сравнению с традиционными источниками;
• незначительные потери при передаче энергии (т.к. ветроустановки могут располагаться как непосредственно у потребителя, так и в удаленных местах, которые в случае с традиционной энергетикой требуют специальных подключений к сети);
• простота обслуживания ветроагрегатов, быстрая их установка, низкие затраты на техническое обслуживание и последующую эксплуатацию установок.

В данной статье рассмотрено, какой экономический эффект можно получить при эксплуатации трех ветроагрегатов марки Vestas V66 с горизонтальной осью вращения, с установленной электрической мощностью 1,65 МВт.

Подключение ВЭУ осуществляется к ВЛ-110. Для приема и распределения электроэнергии переменного трехфазного тока промышленной частоты 50 Гц, напряжением 0,48/0,66/20кВ используется РУ-20 кВ, расположенное в основании башни.

От каждой ветроэнергетической установки до подстанции 20/110 кВ прокладываются экранированные кабели 20 кВ с алюминиевыми жилами, с изоляцией из сшитого полиэтилена марки АПвП-3(1х70/25-20кВ).

Электрокабели выбраны по длительно допустимому току нагрузки, по экономической плотности тока, по термической устойчивости к токам 3-х фазного короткого замыкания и проверены по потере напряжения в конце линии.

Для энергосбережения в проекте предусматриваются следующие мероприятия:

1. применение приборов учета электроэнергии с функцией контроля качества электроэнергии;
2. использование установок компенсации реактивной мощности, поставляемых комплектно с ВЭУ;
3. применение ВЭУ с необходимыми техническими характеристиками генерируемой электроэнергии.

Ожидаемая выработка электроэнергии ветряной электрической станции в составе 3-х ветряных энергетических установок Vestas V66 составит до 5 млн. кВт·ч в год (при скорости ветра 5 м/с). Скорость ветра является наиболее важным фактором, влияющим на количество энергии, которое ВЭУ может преобразовать в электроэнергию. Большая скорость ветра увеличивает объем проходящих воздушных масс. Поэтому с увеличением скорости ветра возрастает и количество электроэнергии, выработанной ВЭУ. Энергия ветра изменяется пропорционально кубу скорости ветра. Если скорость ветра удваивается, кинетическая энергия, полученная ротором, увеличивается в восемь раз. Учитывая отсутствие переменных затрат при производстве электроэнергии ВЭУ, при увеличении ветра произойдёт увеличение выручки без роста затрат, соответственно, резко увеличится прибыль. К примеру, при увеличении скорости ветра с 5 м/с до 6 м/с, выработка электроэнергии и, соответственно, выручка увеличится на 70 %.

Выводы:

1. При запуске электроустановок обеспечивается снижение затрат на ТЭР;
2. Реализация данного проекта положительно влияет на экологию;
3. Имеется стабильный расход на единицу полученной электроэнергии, а также рост экономической конкурентоспособности по сравнению с традиционными источниками энергии;
4. Простое обслуживание, быстрая установка, низкие затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию.

Список литературы:

1. Л.В. Кропочева, В.Н. Комар, Е.А. Иванова. Принципы формирования энергосистемы и перспективы её развития. – Гродно; ГрГУ им. Я. Купалы, 2015г.
2. Альтернативная энергетика. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://alteenergy.wixsite.com/news/greenenergy – Дата доступа: 01.11.2017.
3. Ветроэнергетика Беларуси: состояние и перспективы развития. [Электронный ресурс]. – Режим доступа:https://energobelarus.by/articles/alternativnaya_energetika/vetroenergetika_belarusi_sostoyanie_i_perspektivy_razvitiya. – Дата доступа: 06.11.2017.
4. Конструкции ВЭУ, горизонтально-осевые и вертикально-осевых роторы. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://vetrodvig.ru/tipy-vetroenergeticheskix-ustanovok/chto-luchshe-vertikalno-ili-gorizontalno-osevaya-veu/. - Дата доступа 28.11.2017.
5. Горизонтальные ветрогенераторы. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://alternativenergy.ru/vetroenergetika/ 338-gorizontalnye-vetrogeneratory.html. - Дата доступа 16.12.2017.