2.Вітроенергетика

Вітроенерге́тика —галузь відновлюваної енергетики, яка спеціалізується на використанні кінетичної енергії вітру. Ц ей вид джерела 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, було відоме ще в давні часи.

Німеччина є світовим лідером з використання енергії вітру. Тільки за перші 6 місяців 2001 року в ФРН було збудовано 673 нові вітрові електричні установки. Загальна кількість «вітряків» у Німеччині складає 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 складала 94.1 гігават.[1] Не зважаючи на те, що отримана електрична енергія складає 1% від обсягу споживання електричної енергії в світі,[2] 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.[1]

2.1. Вітер

Джерело вітроенергетики  - сонце, так як воно є відповідальним за утворення вітру. Атмосфера землівбирає сонячну радіацію нерівномірно через неоднородності її поверхні та різний кут падіння світла врізних широтах в різну пору року. Повітря розширюється та підіймається догори, утворюючи потоки. Там де повітря нагрівається більше ці потоки підіймаються вище та зосереджуються у зонах низького тиску, а більш холодне повітря підіймається нижче, створюючи зони високого тиску. Різниця атмосферного тиску змушує повітря пересуватися від зони високого тиску до зони низького тиску з пропорційною швидкістю. Цей рух повітря і є тим, що ми називаємо вітром.

Щоб найкраще використати вітряну енергію, важливо досконало розуміти добові та сезонні зміни вітру, зміну швидкості вітру в залежності від висоти над поверхнею землі, кількість поривів вітру за короткі відрізки часу та також статистичні данні хоча б за останні 20 років.

Від загальної кількості енергії сонця 1-2% перетворюється на енергію вітру[3]. Ця кількість вп’ятеро перевіщує річну світову енергетичну потребу[3]. Сучасна технологія дозволяє використовувати тільки горизонтальні вітри, що знаходяться близько до поверхні землі та мають швидкість від 12 до 65 км/год[4].

2.2. Історія виникнення вітру та повітря

Енергія вітру використовується людством віддавна.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.Вітряні млини для переробки зерна винайдені ще у середньовіччі. Вважається, що перші вітряки були збудовані в Сістані, десь між сучасним Іраном та Афганістаном, між дев’ятим та сьомим сторіччами до н.е. Вони мали вертикальну вісь, від шести до дванадцяти крил з полотна або очерету та використовувались як млини та помпи для води.

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

2.3. Переваги та недоліки вітроенергетики Основні переваги вітроенергетики Існує чимало переваг розвитку вітроенергетики, включаючи екологічні, економічні та практичні. Сумарна кінетична енергії вітру в світі може бути приблизно оцінена як у 80 разів вища від сумарного енергоспоживання людиною! І хоча для енергетичних потреб може бути використана лише певна частка від цього загального показника, майбутній розвиток самої технології має величезний потенціал.

Переваги для довкілля — відновлювальне джерело енергії, що зменшує залежність від викопного палива, скорочує рівень викидів парникових газів і сприяє боротьбі зі зміною клімату.

Економічні переваги — енергія вітру доступна практично в будь-якій країні і не залежить від коливання цін на викопне паливо, запаси якого невпинно скорочуються. За останні десятиріччя вартість вітроустановок, витрати на їх встановлення та обслуговування значно знизилися. В майбутньому ці витрати продовжуватимуть зменшуватися. Встановити невелику вітроелектроустановку можуть дозволити собі навіть кінцеві споживачі, особливо в тих країнах, де існують дотації та пільги на розвиток вітроенергетики. Наприклад, у США існує система стимулювання, коли споживач, який за рахунок вітроелектроустановок виробляє більше енергії ніж здатен спожити, може продавати її в енергетичну мережу.

Розширення світового ринку вітроенергетики призвело до значного падіння цін на енергію, що виробляється вітром. Сучасні вітрові турбіни щорічно виробляють у 180 разів більше електроенергії, ніж 20 років тому. При цьому кіловат виробленої енергії подешевшав щонайменше вдвічі. При вдалому розташуванні вітроенергетичні станції можуть конкурувати за економічними показниками з ТЕС на вугіллі і газі.

Сучасна вітроенергетика є однією з найбільш розвинених і перспективних галузей нетрадиційної енергетики. У Програмі ООН з розвитку світової енергетики, зокрема, підкреслюється, що в XXI сторіччі розвиненими будуть ті країни, в яких інтенсивно розвивається вітроенергетика. Відповідно до оцінок Всесвітньої енергетичної ради з «мінімального» і «максимального» варіантів розвитку нетрадиційної енергетики, внесок вітрової енергетики в загальне виробництво енергії в світі у 2020 році становитиме 122 і 307 млн. т умовного палива відповідно. Наразі вітроенергетика розвивається у більш ніж 30 країнах. Великі вітроенергетичні проекти реалізовують у Китаї, Швеції, Ірландії, Новій Зеландії, Швейцарії, Канаді, Німеччині, США, Іспанії, Данії. Після 1995 року встановлена потужність вітрових електростанцій у світі збільшилася більш ніж у 12 разів: із 4 800 МВт до 59 000 МВт (на кінець 2005 року). Основні недоліки та обмеження Географічні обмеження — Одне з основних обмежень розвитку вітроенергетики — це необхідність розташування установок у районах із високою інтенсивністю вітру протягом тривалого часу впродовж року. Інше обмеження полягає в необхідності виведення з експлуатації значних площ земель, які могли б бути використані під інші види господарської та природоохоронної діяльності. І це при тому, що спорудження вітроенергоустановок та їх експлуатація вимагають зазвичай значно більших площ земель у порівнянні з традиційними галузями енергетики. Так за оцінками американських експертів, вітроелектростанція потребує в 30-200 разів більшу площу земель у порівнянні з такою ж за потужністю теплоелектростанцією, яка працює на природному газі (Paul Gipe).

Економічні недоліки — порівняно високі первинні інвестиції у вітроенергетичні проекти в порівнянні з традиційними галузями енергетики, що працюють на викопному паливі.

Екологічні недоліки — шумові впливи; шкода для птахів, кажанів, інших видів тварин; втрата природних середовищ існування; можливе посилення ерозії ґрунту; необхідність оцінки повного життєвого циклу обладнання та матеріалів, на виробництво, експлуатацію та утилізацію яких витрачаються ресурси, що може супроводжуватися додатковими викидами парникових газів, які слід враховувати при плануванні вітроенергетики на шляху боротьби зі зміною клімату.

Літературні джерела свідчать, що основними потенційно небезпечними видами впливу вітроенергоустановок на птахів є такі: зіткнення з рухомими лопатями турбін, із вітродвигунами чи частинами суміжних конструкцій, зокрема лініями електропередач, або з повітряним потоком за турбіною, що може призводити до поранення і безпосередньо збільшує смертність; Турбування, пов’язане з переміщенням із зони навколо турбін або з усієї території навколо вітроенергоустановок. В результаті вимушеного переміщення, якщо птахи не в змозі знайти альтернативні придатні місця існування, може спостерігатися зменшення успішності розмноження або виживання. Турбування може бути викликане присутністю турбін і/або обслуговуючим транспортом і персоналом, а також в період будівництва. Бар’єри переміщенню, що порушують екологічні зв’язки між територіями живлення, зимівлі, розмноження та линяння, а також подовжений час перельотів, пов’язаний із переміщенням навколо вітроенергоустановок, що призводить до збільшення споживання енергії та може знижувати пристосованість до умов існування. Найбільше занепокоєння викликають потужні окремо розташовані вітроенергоустановки або кумулятивні впливи вітроенергостанцій, які включають кілька турбогенераторів. Зміна або втрата місць існування внаслідок розміщення вітроенергоустановок або допоміжних і суміжних конструкцій.

Зміни ландшафту — будівництво ВЕС часто призводить до естетично непривабливої зміни ландшафту місцевості Щоб зменшити такий тип впливу, ВЕС рекомендують розміщувати в промислово освоєних районах.

Багато з описаних проблем вирішуються в процесі розвитку технології, проте питання негативного впливу на популяції птахів вимагає подальшого вивчення та врахування при плануванні вітроенергетичних проектів. -