Ветроэнергетика в мире в целом и использование энергии воздушных масс как возобновляемый источник актуальна в последние годы. Так ежегодное увеличение мощности ветроэнергетики в мире достигло 20%.
Приращение энергии ветра произошло в следующих объемах:
- 39 ГВт в 2010 году благодаря инвестициям 47 млрд евро;
- 41 ГВт увеличение в 2011 году;
- 45 ГВт в 2012 году;
- 35 ГВт в 2013 году;
- 51 ГВт в 2014 (23 ГВт из этого в Китае);
- 63 ГВт в 2015 году (30,7 ГВт из этого в Китае).
- 70 ГВт в 2016 году (Китай, США, Германия).
- 15,4 ГВт в 2017 году;
- 25 ГВт в 2018;
- 40 ГВТ в 2019.
В результате всего ветроэнергетика в мире дала мощность чуть более 1 ТВт на конец 2020 года, с десятками тысяч турбин в настоящее время. Однако все это должно подкрепляться обычными генерирующими мощностями, из-за низкой (20-30%) использования мощностей ветроэнергетики из-за непостоянства ветров.
Мощности ветроэнергетики
В 2014 году политическая и нормативная неопределенность, особенно в странах ЕС вызвали заметное изменение темпов использования энергии ветра. Инвестиции сдержали факторы неопределенности изменений в политике возобновляемых источников энергии на рынках. Только 12,8 ГВт ветровых мощностей были добавлены в Европе, в основном в Германии, а Европейский союз вырабатывал всего 129 ГВт, из них 8 ГВт оффшорных. В середине 2016 ЕС выработала всего 142 ГВт.
Китай в конце 2020 года выработал 250 ГВт установленной мощности согласно их национального бюро статистики или 245 ГВт согласно информации ЕС, обогнав ЕС и все страны.
США имеет 94 ГВт, Германия имеет 55 ГВт, Испания имеет 23 ГВт, Индия 25 ГВт, Великобритания 14 ГВт, Канада 11 ГВт, Франция с 10 ГВт в конце 2015 года.
Технический потенциал и использование энергии ветра в России оценивается порядка 50 ГВт в ветровых зонах в России на побережье и островах Северного Ледовитого океана от Кольского полуострова до Камчатки и на побережьях внутренних морей. Порядка трети энергетического потенциала сосредоточено на Дальнем Востоке. Но пока ветроэнергетика в России не развита и выработала меньше 1 ГВт. Кpyпной дeйcтвyющей в Poccии являeтcя Ульянoвckaя ветроэлектростанция с мощностью 35 МВт. Очевидно освоение более быстрыми темпами начнется когда закончатся ресурсы на Земле.
Всего в мире добывается с энергии ветра чуть больше 1000 ГВт
Использование энергии ветра
Ветровые турбины до 6 МВт в настоящее время функционируют во многих странах мира, хотя большинство новых 1-3 МВт.
В России в 2020 году запущена Азовская — наземная ветряная электростанция — 90 МВт состоящая из 26 ветряков.
Выходная мощность является функцией куба от скорости ветра: поэтому удвоение скорости ветра дает в восемь раз увеличение энергетического потенциала.
В эксплуатации такие турбины требуют ветер в диапазоне от 4 до 25 метров в секунду (14-90 км/ч). Относительно небольшое число областей имеет значительные выгоды в этом диапазоне, чтобы использовать эффективно энергию ветра и дать более чем 25% КПД.
Ветровые турбины имеют высокие стальные башни со смонтированным генератором в гондоле, а роторы с тремя винтами длиной до 50 м. Фундаменты требуют существенной масса железобетона. Таким образом, необходимые энергоресурсы в производстве значительны. Также размещение имеет важное значение в получении чистой прибыли от них.
Там, где есть резервные мощности электроэнергии, которые могут привлекаться в очень короткие сроки (например гидро), значительная доля электроэнергии может быть предоставлена от энергии ветра. Наиболее экономичным и практичным размер коммерческих ветровых турбин в настоящее время около 2 МВт, сгруппированных в ветровые электростанций до 200 МВт. В зависимости от места, большинство турбин работают на 25% нагрузки по факту в течение года (среднеевропейский), но некоторые достигают 40% в оффшорах. Существует четкое различие между офшорными местами, хотя последние являются более дорогостоящими для установки и запуска. Для Великобритании, в 2019 году, наземная ветроэнергетика в среднем дала КПД 30% мощности, а оффшорные 41%. В 2019 году в Великобритании выработано более 24 ГВт электроэнергии.
Перспективы развития ветроэнергетики
Германия экспериментирует с производством водорода через электролиз используя энергию ветра.
Один из подходов к смягчению непостоянства ветров является добыча водорода методом электролиза. Проводится строительство экспериментального завода для производства до 360 м3/ч водорода в Германии. Было высказано предположение о том, что вся электроэнергия из ветра может использоваться таким образом, значительно упрощая управление электросетями. В Германии, вблизи Нойбранденбурга излишки электроэнергии от 140 МВт ветропарка делают водород, хранят его, а затем сжигают для производства электричества, когда спрос высок. Однако есть 84% потерь в этом двойном процессе.
Недостатки ветроэнергетики
- Основным недостатком является сильная зависимость от ветра.
- Убивает птиц, воздействуя, таким образом на окружающую среду. Общества дикой природы США посчитало что за год от ветрогенераторов погибло 83000 хищных птиц (ястребы, орлы, соколы и т.д). Существует особое беспокойство по поводу мигрирующих стаями птиц.
Новые ветровые электростанции чаще всего оффшорные в мелководных морях. В Великобритании 3300 МВт ветроэнергетическая мощность в оффшоре, больше, чем внутренняя ветроэнергетика.
В Европе использование энергии ветра обеспечивает 11,5% электроэнергии 242 ГВт мощности. Половина из этого выработает ресурс и в 2030 должны быть заменена на них генераторы, что повлечет удаление старых башен и фундаментов.
