Ветроэнергетика в мире и её развитие

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%.

Всего ветроэнергетика в мире выработала электроэнергии во всем мире  на конец 2023 года порядка 1400 ГВт.  Сейчас только на Китай приходится более 40% мировых мощностей. Энергия ветра используется на коммерческой основе более чем в половине всех стран мира.

В 2023 году Дания производила 50% своей электроэнергии за счет ветра, что больше, чем в любой другой стране.

Доля энергии ветра в мировом потреблении электроэнергии в 2023 году составила 7 %.

Приращение энергии ветра произошло в следующих объемах на:

• 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 2018 году;
• 35 ГВт  в 2020;
• 55 ГВт в 2022.

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 2023 года выработал 790 ГВт установленной мощности согласно их национального бюро статистики или 780.8 ГВт согласно информации ЕС, обогнав ЕС и все страны.

США выработала за счёт ветроэнергетики 434.30 ГВт, Германия имеет 124.91 ГВт, Индия 70 ГВт, Великобритания 80 ГВт. Россия выработала всего порядка 5 ГВт ветроэнергии.

Однако, 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 меньше 1500 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

1. Основным недостатком является сильная зависимость от ветра.
2. 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.