Вітроенергетика

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Сучасний вітрогенератор
Вітряки в Греції

Вітроенерге́тика — галузь відновлюваної енергетики, яка спеціалізується на використанні кінетичної енергії вітру.

Вітер як джерело енергії є непрямою формою сонячної енергії, і тому належить до відновлюваних джерел енергії. Використання енергії вітру є одним із найдавніших відомих способів використання енергії із навколишнього середовища, і було відоме ще в давні часи.

Історія використання вітру та повітря

Одним з найперших винаходів використання вітру було вітрило десь у п'ятому тисячолітті до н. е. У першому сторіччі до нашої ери давньогрецький вчений Герон Александрійський винайшов вітряк, що керував органом.

Модель старовинної системи кондиціювання

В середньовіччі були винайдені вітряні млини для переробки зерна. Вважається, що перші вітряки були збудовані в Сістані, десь між сучасним Іраном та Афганістаном, між дев'ятим та сьомим сторіччями до н. е. Вони мали вертикальну вісь, від шести до дванадцяти крил з полотна або очерету та використовувались як млини та помпи для води.

У будівництві феномен вітру у давнину також застосовували для природної вентиляції та охолодження повітря у сухих та жарких країнах Середньої Азії.

В останні роки енергія вітру все ширше використовується для одержання електроенергії. Створюються вітряки великої потужності і встановлюються на місцевості, де дмуть часті й сильні вітри. Кількість і якість таких двигунів зростає щорічно, налагоджене серійне виробництво. Щоб найкраще використати вітряну енергію, важливо враховувати добові та сезонні зміни вітру, розподіл швидкості вітру в залежності від висоти над поверхнею землі, кількість поривів вітру за короткі відрізки часу. Сучасна технологія дозволяє використовувати тільки горизонтальні вітри, що розташовані близько до поверхні землі та мають швидкість від 12 до 65 км/год[1].

Загальна характеристика вітроенергетики

7.5 МВт вітротурбіни в Бельгії, липень 2010
Завершені 11 х 7,5 МВт вітрових турбін Enercon E-126 Estinnes в Бельгії, 10 жовтня 2010

Світовим лідером з використання енергії вітру є Німеччина. Тільки за перші 6 місяців 2001 року в ФРН було збудовано 673 нові вітрові електричні установки. Загальна кількість «вітряків» у Німеччині становить понад 10 тисяч, а їх загальна сукупна потужність досягла 6900 МВт. У Нижній Саксонії працює близько 2000 таких установок, які виробляють близько 8% електроенергії. Розроблено проект, згідно з яким у 2004–2005 роках почалося будівництво чотирьох промислових вітрових парків у Балтійському морі і десятьох — у Північному. Перші експериментальні станції з'явилися у морі на насипних островах у 2003 році. До 2010 року частка екологічно чистої енергії в енергетичному балансі Німеччини може зрости до 10 відсотків. В Данії близько чверті електроенергії отримують на ВЕС.

Станом на кінець 2007 р., загальна потужність встановлених вітрових турбін у світі становила 94.1 гігават[2]. Не зважаючи на те, що отримана електрична енергія становить 1% від обсягу споживання електричної енергії у світі,[3] приблизно 19% виробленої в Данії електричної енергії отримано від енергії вітру, 9% в Іспанії та Португалії, 6% в Німеччині та Ірландії (дані за 2007 рік). В глобальному вимірі, виробництво електричної енергії на основі енергії вітру зросло в п'ять разів від 2000 до 2007 року[2].

Вітроенергетичні потужності за підсумками 2009 року[4]
Місце Країна Енергопотенціал
на шельфі,
МВт
Потужності,
на шельфі,
МВт (2009)
Зростання,
 %
1 Велика Британія 688 104 18,1
2 Данія 663,6 237 55,6
3 Нідерланди 247 0 0
4 Швеція 164 30 22,4
5 Німеччина 72 60 500
б Бельгія 30 0 0
7 Фінляндія 30 0 0
8 Ірландія 25 0 0
9 Китай 23 21 1050
10 Іспанія 10 0 0
11 Норвегія 2,3 2,3
12 Японія 1 0 0
Загалом 1955,9 454,3 30,5

Вітроенергетика за країнами

Європейський Союз

Станом на кінець 2014 року на вітроелектрогенерацію ЄС припадало 128,8 ГВт встановлених потужностей із 134,0 ГВт всього в Європі[5] (106,0 ГВт та 109,6 ГВт відповідно для 2012 року). Дані потужності забезпечують майже 10% виробництва електроенергії Євросоюзу.[6] В таких країнах як Данія та Шотландія вітрогенерація виробляє більше третини електроенергії.

У Данії в 2015 році вітрогенерація забезпечила 42,1% споживання електроенергії, в порівнянні із 39,1% у попередньому році[7].

У Португалії в 2014 році вітрогенерація забезпечила 25,7% споживання електроенергії, що практично збіглося з рівнем попереднього року. За 2014 р. було встановлено 222 МВт потужностей, тоді як у 2013 році цей показник становив 184 МВт[8][9][10]. Майже 100% потужностей вітроенергетики Португалії відносяться до наземних. У 2015 році Євросоюз виділив 30 млн. євро на створення експериментальної плаваючої вітроелектростанції потужністю 25 МВт[11].

В Ірландії в 2015 році вітрогенерація забезпечила 23% споживання електроенергії[12], в порівнянні із 17,7% у попередньому році. За 2014 р. було встановлено 222 МВт потужностей, тоді як у 2013 році цей показник становив 343 МВт[13]. Станом на березень 2015 року майже 99% потужностей вітроенергетики Ірландії відносилось до наземних.

В Іспанії в 2015 році вітрогенерація забезпечила 19% споживання електроенергії[14], що дещо менше, ніж в попередньому році, коли її частка склала 21%[15]. Після проведеної у 2014 році реформи, яка внесла суттєві зміни до правил субсидіювання галузі, зростання вітроенергетики в Іспанії фактично зупинилось. Так, за 2014 р. було встановлено лише 27 МВт потужностей (близько 0,12% від загальної досягнутої потужності 22986 МВт), а у першій половині 2015 р. введення нових потужностей взагалі не відбувалось. Представники галузі покладають сподівання на запланований урядом тендер на заміну та встановлення нових вітрогенеруючих потужностей обсягом 500 МВт, умови якого повинні були бути оголошені у другій половині 2015 року[16]. Подібні тендери мають започаткувати нову модель розвитку вітроенергетики, якій за оцінкою іспанського міністерства енергетики необхідно встановити не менше 4553 МВт потужностей до 2020 року для досягнення поставлених цілей з використання відновлюваних джерел енергії[17]. Майже 100% потужностей вітроенергетики Іспанії відносяться до наземних. У 2014 році Євросоюз виділив 67 млн. євро на створення двох експериментальних плаваючих вітроелектростанцій потужністю 51 МВт[18].

У Німеччині в 2015 році вітрогенерація забезпечила 13,3% виробництва електроенергії, в порівнянні із 8,9% у попередньому році[19]. За 2014 р. було встановлено 5279 МВт потужностей, тоді як у 2013 році цей показник становив 3278 МВт[13]. У першій половині 2015 р. обсяг встановлення наземних вітрогенераторів впав на третину, що пояснювалось високою порівняльною базою аналогічного періоду попереднього року, коли на галузь суттєвий вплив мало бажання встигнути до запровадження у серпні 2014 року серйозних змін у моделі субсидіювання[20]. Усього за підсумками 2015 р. було встановлено 3730 МВт наземних установок, що на 21,3% менше ніж в 2014р[21]. Втім, загальний обсяг нових вітроенергетичних потужностей перевищить показники попереднього року, оскільки оффшорні проекти забезпечили за перші сім місяців 2015 р. рекордний приріст потужностей на 1770 МВт (в той же час, станом на кінець 2014 р. на оффоршну складову поки припадало лише 2,5% потужностей). Наразі в Німеччині відбувається реформа вітроенергетики, яка передбачає перехід до північноамериканської системи тендерів. Очікується, що нові умови розвитку галузі будуть встановлені у 2016 році[22].

У Великій Британії в 2015 році вітрогенерація забезпечила 11% виробництва електроенергії, в порівнянні із 9,5% у попередньому році. За 2015 р. було встановлено 1464 МВт потужностей, що незначно менше ніж у 2014 році, коли цей показник становив 1499 МВт. Разом з тим, 72% встановлених потужностей у 2015 р. прийшлось на оффшорні вітроелектростанції в порівнянні із 36% за 2013-2014 рр.При цьому оффшорна складова вітроенергетики забезпечила у 2015 р. 47% виробництва при 42% у 2014 р.[23]. Британський уряд планує в рамках реформ, спрямованих на переведення відновлюваної енергетики на самоокупність, припинити з квітня 2016 р. субсидіювання наземної вітроенегетики[24] та наголошує на підтримці розвитку оффшорних вітроелектростанцій[25]. Такі плани викликали занепокоєння в Шотландії, яка задекларувала наміри досягнути до 2020 року 100%-го виробництва електроенергії з відновлюваних джерел[26]. Для цього суттєве значення має шотландська вітроенергетика, майже всі потужності якої відносяться до наземної складової (5131 МВт або 96% станом на березень 2015 року[27]) та на яку в 2014 році прийшлось 30% виробництва електроенергії[28]. В той же час, Шотландія має наміри розвивати й оффшорну вітроенегетику, зокрема, у 2017 р. очікується встановлення плаваючої вітроелектростанції потужністю 30 МВт[29].

Вітроенергетика Єврокомісією віднесена до одних з пріоритетних напрямів розвитку електрогенерації. Щорічне зростання потужностей становить 13,1%[6].

Потужності вітроелектростанцій ЄС[30]

Рік 2008 2009 2010 2011 2012
Встановлені потужності, (ГВт) 64,7 75,1 84,3 94,4 106,4

Виробництво турбін: «Vestas», «Gamesa», «Enercon», «Siemens Wind Power», «Nordex»

Сполучені Штати Америки

Вітроенергетика, галузь економіки яка бурхливо розвивається в США. В 2012 році 41,6% зі всіх новозбудованих потужностей електрогенерації, становили ВЕС.[31] Ще 14,4% СЕС, ГЕС, Біогазові станції. Станом на перше півріччя 2013 року, в США діє найпотужніша вітрова електростанція «Альта» — 1,320 ГВт. Загалом встановлені потужності ВЕС в 2012 році сягнули понад 60 ГВт, серед штатів найбільше вітроагрегатів зосереджено в Техасі (12,2 ГВт), Каліфорнії (5,5 ГВт), Айові (5,1 ГВт), Іллінойсі (3,6 ГВт). В 2012 році виробництво електроенергії ВЕС становило в 14 разів більше ніж в 2002–140 млрд квт-г. Майже стільки ж виробляє енергосистема такої держави як Польща.

Вітроенергетика в США[32][33]

Рік 2000 2005 2008 2009 2010 2011 2012
Встановлені потужності, (ГВт) 2,5 9,15 25,4 34,7 40,18 46,9 60,0
Виробництво електроенергії, (млрд квт-г) 5,6 17,8 55,4 73,9 94,7 120,2 140,1

Виробництво турбін: «GE Energy»

Китайська Народна Республіка

Вітроенергетика Китаю порівняно з ЄС та США розпочала розвиватись дещо пізніше, однак швидко надолужує втрачене. Й в 2012 році зайняла 35% світового ринку введених в експлуатацію ВЕС— 15,9 ГВт. Потужність ВЕС Китаю сягнула 75 ГВт,[34] випередивши США.

Виробництво турбін: «Sinovel», «Goldwind», «Ming Yang»

Україна

Процес будівництва української вітроенергетики розпочався у 1996 році, коли була зпроектована Новоазовська ВЕС проектною потужністю 50 МВт. 1997 рік— запрацювала Трускавецька ВЕС. В 2000 році в Україні працювало вже 134 турбіни та закладено близько 100 фундаментів під турбіни потужністю 100 кВт. У 19981999 роках стали до ладу три нові ВЕС.

Встановлена пікова потужність ВЕС України[35][36].
Рік МВт
2009
80
2010
90
2011
120
2012
260
2013
370
2014
420

Значне, зростання будівництва вітроелектростанцій спостерігається з 2009 року, після запровадження Урядом України «Зеленого тарифу».

На 2013 рік в Україні діють десятки вітроелектростанцій (ВЕС), оснащених як імпортними так й власними вітроагрегатами.

На кінець 2012 року сумарна потужність вітроелектростанцій в Україні вже становила майже 263 МВт. Які протягом 2012 року виробили 288,2 млн кВт-год електроенергії, що в 3,2 рази більше, ніж у попередньому році (89,5 млн кВт-год.)[37].

Виробництво національних вітрогенераторів налагоджено на «Південмаші» у Дніпропетровську де збудували турбіну потужністю

1,0 МВт, яка встановлена зокрема на Новоазовській ВЕС. Наразі будівництво вітротурбін також здійснює спільне українське підприємство ТОВ «Фурлендер Віндтехнолоджі», яке володіє ліцензіями на виробництво турбін потужністю 2,05, 2,5та 3,0 МВт й в 2016 році розпочне виробництво однієї з найсучасніших вітроустановок світу зі встановленою потужністю в 3,3 МВт.[38]

Дане підприємство побудувало та ввело в експлуатацію першу вітрову електростанцію потужністю 45 МВт в Казахстані[39].

Див. також

Примітки

  1. Allievi del corso di Meccanica, coordinati dal Professore A. Gatto (anno scolastico 2003/04) Risorse energetiche alternative: La forza del vento Scuole Medie Superiori, Progetti Interdisciplinari, Valsesia, Piemonte, Italia.
  2. а б Global Wind Energy Council News
  3. http://www.wwindea.org/home/images/stories/pr_statistics2007_210208_red.pdf World Wind Energy Association press release retrieved 2008 03 18
  4. Ветер, ветер, ты могуч
  5. http://www.ewea.org/fileadmin/files/library/publications/statistics/EWEA-Annual-Statistics-2014.pdf
  6. а б в Європейська асоціація вітроелектрогенерації(англ.)
  7. henriettej. Denmark breaks its own world record in wind energy. EurActiv | EU News & policy debates, across languages (en-GB). http://www.euractiv.com/about. Процитовано 2016-01-17. 
  8. https://www.ieawind.org/annual_reports_PDF/2013/Portugal.pdf
  9. Electricity сonsumption (TWh) - Portugal (1990 - 2014). data.trendeconomy.com. Процитовано 2016-01-08. 
  10. Portugal. www.ieawind.org. Процитовано 2016-01-08. 
  11. Portuguese floating wind farm gets green light from Brussels. www.businessgreen.com. Процитовано 2016-01-08. 
  12. Over 23% of electricity demand now supplied through wind. The Irish Times (en-US). Процитовано 2016-01-08. 
  13. а б http://www.ewea.org/fileadmin/files/library/publications/statistics/EWEA-Annual-Statistics-2014.pdf
  14. Wind helped lower Spain's power prices in 2015 - AEE - SeeNews Renewables. renewables.seenews.com. Процитовано 2016-01-08. 
  15. http://www.ree.es/sites/default/files/downloadable/preliminary_report_2014.pdf
  16. Zero wind power megawatts installed in Spain in the first half of 2015 - GWEC. www.gwec.net. Процитовано 2016-01-08. 
  17. Spain plans 500MW wind tender | SolutionWind. SolutionWind (en-US). Процитовано 2016-01-08. 
  18. EU Funds Two Spanish Floating Offshore Wind Projects with EUR 67.4 Mln. Offshore Wind. Процитовано 2016-01-08. 
  19. Germany produces 50% more wind electricity in 2015 - SeeNews Renewables. renewables.seenews.com. Процитовано 2016-01-30. 
  20. erikak. German onshore wind power drops in first half of 2015. EurActiv | EU News & policy debates, across languages (en-GB). http://www.euractiv.com/about. Процитовано 2016-01-08. 
  21. Nordex: Nordex gains market shares in Germany. www.nordex-online.com. Процитовано 2016-01-30. 
  22. German offshore wind progress. German Energy Transition. Процитовано 2016-01-08. 
  23. RenewableUK | Press Releases - New records set in best ever year for British wind energy generation. www.renewableuk.com. Процитовано 2016-01-08. 
  24. Wintour, Patrick; Vaughan, Adam. Tories to end onshore windfarm subsidies in 2016. the Guardian. Процитовано 2016-01-08. 
  25. Wintour, Patrick; Vaughan, Adam. Tories to end onshore windfarm subsidies in 2016. the Guardian. Процитовано 2016-01-08. 
  26. http://www.gov.scot/Resource/0046/00469235.pdf
  27. Energy Trends section 6: renewables - Publications - GOV.UK. www.gov.uk. Процитовано 2016-01-08. 
  28. Renewable Electricity Ahead of Schedule. www.offshorewindscotland.org.uk. Процитовано 2016-01-08. 
  29. Siemens to Supply Turbines for 30 MW Floating Offshore Wind Farm in Scottish Waters. www.renewableenergyworld.com. Процитовано 2016-01-08. 
  30. Wind in power: European statistics (Archive)
  31. Американська асоціація вітроенергетики(англ.)
  32. Electric Power Monthly. U.S. Department of Energy. February 2013. Архів оригіналу за 2013-08-16. Процитовано 2013-02-16. (англ.)
  33. Wind Powering America: Installed U.S. Wind Capacity and Wind Project Locations. U.S. Department of Energy. 2012-01-19. Архів оригіналу за 2013-08-16. Процитовано 2012-01-19. (англ.)
  34. Bloomberg: Китай найбільший ринок вітроенергії в 2012 роціангл.
  35. Річний звіт ДП "НЕК "Укренерго" за 2013 рік
  36. Річний звіт ДП "НЕК "Укренерго" за 2013 рік
  37. [УНІАН: «За данними Держстату, впродовж останніх двох років Україна суттєво збільшила обсяг виробництва електроенергії альтернативними джерелами.» ]
  38. В Краматорську до лютого налагодять виробництво 3 МВт вітротурбіни
  39. Українці побудують перший вітропарк в Казахстані

Література

  • Атлас енергетичного потенціалу відновлюваних джерел енергії України. − К.: ТОВ «ВіолаПрінт», 2008. – 55 с.
  • Вітроенергетика. Вітроенергетичні установки та вітроелектричні станції. Терміни та визначення понять. - Вид. офіц. - На заміну ДСТУ 3896-99; чинний від 2009-01-01. - К. : Держспоживстандарт України, 2008. - III, 23 с. - (Національний стандарт України).
  • Вітроенергетика. Станції електричні вітрові. Загальні технічні вимоги / розроб. М. Земін [та ін.]. - Чинний від 2002.04.01.- Офіц. вид. - К. : Держстандарт України, 2001. - ІІІ, 12с.; ІІІ, 12 с.: рис. - (Державний стандарт України).
  • Вітроенергетика та енергетична стратегія / О. Ф. Оніпко, Б. П. Коробко, В. М. Мханюк. – К. : УАН, Фенікс, 2008. – 168 с.
  • Вітроенергетика. Установки вітронасосні. Загальні технічні вимоги/ розроб. М. Земін [та ін.]. - Офіц. вид. - Чинний від 01.07.2006. - К. : Держспоживстандарт України, 2006. - ІV, 16 с. - (Національний стандарт України).
  • Вітроенергетика. Установки електричні вітрові. Загальні технічні вимоги / розроб. М. Земін [та ін.]. - Чинний від 2002.01.01.- Офіц. вид. - К. : Держстандарт України, 2001. - ІІІ, 28с., ІІІ, 28 с. - (Державний стандарт України).
  • Вітроенергетика. Установки електричні вітряні малої потужності. Загальні технічні вимоги. - Вид. офіц. - Чинний від 2009-01-01. - К. : Держспоживстандарт України, 2009. - IV, 20 с. - (Національний стандарт України).
  • Вітроенергетика. Установки електричні вітряні. Методи випробування / розроб М. Земін [та ін.]. - Офіц. вид. - Чинний від 01.07.2003. - К. : Держспоживстандарт України, 2003. - ІІІ, 40 с.: рис. - (Національний стандарт України).
  • В. І. Саранчук, М. О. Ільяшов, В. В. Ошовський, В. С. Білецький. Хімія і фізика горючих копалин. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2008. — с. 600. ISBN 978-966-317-024-4
  • Енергетика: історія, сучасність і майбутнє. Електроенергетика та охорона навколишнього середовища. Функціонування енергетики в сучасному світі / [Бурячок Т. О. та ін. ; наук. ред.: Клименко В. Н., Ландау Ю. О., Сігал І. Я.]. - Київ : [б. в.], 2013. - 391 с. : іл., табл. - Бібліогр.: с. 383-389. - 500 пр. - ISBN 978-966-8163-18-0 (читати он-лайн)
  • Клименко Л. П. Техноекологія. – Сімферополь: Таврія, 2000. – 542 с.
  • Невичерпна енергія : підруч. для студ. спец. "Нетрадиційні джерела енергії" вищ. навч. закл. / В. С. Кривцов, О. М. Олейников, О. І. Яковлєв ; Нац. аерокосм. ун-т ім. М. Є. Жуковського "Харк. авіац. ін-т", Севастоп. нац. техн. ун-т. - Х. : ХАІ, 2010 .
Кн. 2 : Вітроенергетика. - 2005. - 502 с. : іл., табл. - Бібліогр.: с. 476-485. - 500 пр.
  • Нетрадиційна енергетика: основи теорії і задачі : навч. посіб. / Д. Л. Дудюк, С. С. Мазепа, Я. М. Гнатишин. – Львів : Магнолія, 2008. – 188 с.
  • Нетрадиційні та відновлювальні джерела енергії : підруч. / С. О. Кудря. – К. : НТУУ «КПІ», 2012. – 492 с.
  • Нетрадиційні та поновлювальні джерела енергії : навч. посіб. / О. І. Соловей, Ю. Г. Лега, В. П. Розен, О. О. Ситник, А. В. Чернявський, Г. В. Курбас; за заг. ред. О. І. Солов’я. – Черкаси : ЧДТУ, 2007. – 483 с.
  • Основи вітроенергетики: підручник / Г. Півняк, Ф. Шкрабець, Н. Нойбергер, Д. Ципленков ; М-во освіти і науки України, Нац. гірн. ун-т. – Д.: НГУ, 2015. – 335 с. – ISBN 978-966-350-526-8
  • Поновлювані джерела енергії : Навч. посіб. / М. І. Сиротюк ; за ред. С. І. Кукурудзи. – Л. : ЛНУ ім. І.Франка, 2008. – 248 c.
  • Функціонування, стратегічний розвиток і регулювання відновлюваної енергетики / Трофименко О. О., Войтко С. В. ; Нац. техн. ун-т України "Київ. політехн. ін-т". - К. : [Альфа Реклама], 2014. - 179 с. : рис., табл. - Бібліогр.: с. 143-157.

Посилання

Організації

  • (укр.) (англ.) (рос.) Українська вітроенергетична асоціація. — недержавна та неприбуткова асоціація, метою якої є просування вітроенергетичних технологій та захист інтересів вітроенергетичного сектора на національному та міжнародному рівнях.
  • (англ.) Office of Energy Efficiency & Renewable Energy (EERE) — Офіс енергоефективності та поновлюваних джерел енергії Міністерства енергетики США.
  • (англ.) National laboratory of the U.S. Department of Energy (NREL) — Національна лабораторія з дослідження відновлюваної енергії США. Провідний центр з питань відновлюваної енергетики.
  • (англ.) WAsP — данська лабораторія з дослідження енергетичного потенціалу вітру в Європі й розробки програмного забезпечення.
  • (англ.) (ісп.) (італ.) WindFarm — лабораторія розробки програмного забезпечення для аналізу потенціалу використання вітру і проектування ВЕС.
  • (англ.) (нім.) DEWI — Німецький інститут вітроенергетики.
  • (англ.) California Energy Commission — Комітет з енергетики штату Каліфорнія, штату-лідера з використання енергії вітру в США.

Асоціації