2. Перспективы развития ветроэнергетики в Беларуси

Освоение ветроэнергетики в Беларуси необходимо вести, ориентируясь на ВЭУ зарубежного производства внутриконтинентального базирования. Карта зонального распределения среднегодовых фоновых скоростей ветра в Беларуси приведена в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Ветроэнергетические ресурсы территории Беларуси

Область	Используемая территория, тыс. км2	Номер зоны	Территория зоны, тыс. км2	Выработка энергии
				На 1 км2, млрд.кВт·ч	Максимум в зоне, млрд. кВт·ч	Утилизируемый ветроэнергоресурс, млрд. кВт·ч
						100%	7% на 10 лет	1% на 3 года
					ПВЭР	ТВЭР	ЭВЭР
Брестская	14,9	ΙΙ ΙΙΙ ΙѴ	10,9 3,1 0,9	2161 3840 6534	23,51 11,74 6,11	20,78 9,04 4,06	1,45 0,63 0,29		0,21 0,09 0,04
				Итого	41,36	33,88	2,37		0,34
Витебская	12,5	ΙΙ ΙΙΙ ΙѴ	1,0 4,2 7,3	2566 4962 7285	2,41 20,11 53,13	2,02 16,43 35,33	0,14 0,12 2,47		0,02 0,16 0,35
				Итого	75,65	53,78	2,73		0,53
Гомельская	12,4	ΙΙ ΙΙΙ ΙѴ	1,4 8,5 2,5	2161 3840 6534	3,02 32,43 16,30	2,67 24,96 10,84	0,19 1,75 0,75		0,03 0,25 0,11
				Итого	51,75	38,47	2,69		0,39
Гродненская	11,2	ΙΙ ΙΙΙ ΙѴ	6,0 2,9 2,3	2161 3840 6534	12,93 11,09 15,22	11,43 8,29 10,12	0,80 0,58 0,71		0,12 0,08 0,10
				Итого	39,24	29,84	2,09		0,30
Могилевская	12,4	ΙΙ ΙΙΙ	10,5 1,9	2161 3840	22,74 7,25	18,07 5,58	1,31 0,39		0,18 0,06
				Итого	29,99	23,65	1,70		0,24
Минская	13,9	ΙΙ ΙΙΙ ΙѴ	9,9 1,3 2,7	2566 3840 7285	25,42 4,84 19,93	22,48 3,73 17,62	1,58 0,26 1,23		0,22 0,04 0,18
				Итого	50,19	43,83	3,07		0,44
Всего по Беларуси	77,4	ΙΙ ΙΙΙ ΙѴ	39,7 21,9 15,7	- - -	90,03 87,46 110,59	77,45 68,03 78,02	5,47 3,73 5,45		0,78 0,68 0,78
				Итого	288,08	223,5	14,7		2,24

Примечание:

- полный ветроэнергетический ресурс (ПВЭР) основан на расчетах с приведением зональных показателей фоновых скоростей ветра и к осредненному с высотой опоры ВЭУ коэффициенту повышения ≈1,25, включая длительность работы ВЭУ в номинальном режиме ≈3000 или ≈2200 часов в зависимости внутризонального распределения скоростей ветра и обоснованности выбора типа ВЭУ;

- технический ветроэнергетический ресурс (ТВЭР) основан на особенностях рельефа территории регионов с учетом коэффициентов работы ВЭУ – электромеханического (0,94) и простоя ТО и ТР (0,93);

- Ээономический ветроэнергоресурс (ЭВЭР) определяется при планировании развития ветроэнергетики Беларуси.

Сведения о ветроэнергетических ресурсах Беларуси изложены в отчетах по научно-исследовательским работам и в публикациях, использованных при формировании Ветроэнергетического кадастра, который включает:

— информационный банк данных о ветроэнергетических характеристиках на территории Беларуси;

— информационную базу данных с программным обеспечением для расчетов ветроэнергоресурсов на территориях и оценки ветроэнергетического потенциала конкретной ВЭУ в конкретном месте ее внедрения;

— ветроэнергетический атлас, содержащий набор карт размещения ветротехники континентального базирования на отдельных территориях Беларуси и паспорта точек (площадок) преимущественного внедрения ветротехники;

— временные руководящие документы по применению, созданию, сертификации, строительству и эксплуатации ветротехники;

— временное руководство по оценке ветровых режимов по требованиям ветроэнергетики на период 2005-2020 гг.

Гарантированная выработка утилизируемой энергии ветра с 7% территории Беларуси составит 14,65 млрд. кВт·ч. Использование же зон с повышенной активностью ветра гарантирует выработку энергии ВЭУ до 6,5-7,5 млрд. кВт·ч с окупаемостью затрат в течение 5-7 лет. Абстрактные сведения о территориальном распределении ветроэнергоресурсов, способствующие планированию развития ветроэнергетики в Беларуси, дополнены разработкой комплекта карт и паспортизацией возвышений [1].

Таблица 1.2 – Характристика ветроэнергоресурса по регионыльным признакам (на холмах или грядах холмов в приземном слое толщиной 100 м)

Показатели	Регионы и их высота , м					Всего
	100-150	150-200	200-250	250-300	>300
Региональный класс площадок	Ι	ΙΙ	ΙΙΙ	ΙV	V
Площадь регионов, км2	91741	99421	13907	2283	208		207560
Фоновая среднегодовая скорость ветра, м/с	3,8	4,2	4,5	4,9	5,3
Среднегодовая скорость ветра на площадках, м/с, на высоте: 10 м 70 м	4,5 6,5	4,9 6,8	5,4 7,3	5,8 7,9	6,2 8,2
Расчетная скорость ветра (для ВЭУ - номинальная) , м/с	10,4	10,9	11,7	12,6	13,1
Удельная мощность ветрового потока на высоте 10 м, Вт/м2	171	196	243	308	344
Суммарная мощность ВЭУ на 1 км2 площадок, тыс.кВт	2,1	2,4	2,9	3,6	4,2
Время работы ВЭУ в течение года на номинальной мощности, ч	3000	3000	3000	3000	3000
Годовая выработка с 1 км2 площадки, тыс.кВт·ч	6,3	7,2	8,7	10,8	12,6
Суммарная площадь площадок под ВЭУ, км2	18348	19884	2781	457	42		41512
Суммарная мощность ВЭУ на площадках, тыс.кВт	38530	47722	8065	1645	176		96138
Годовая выработка ВЭУ на всех площадках , региона (ТВЭР), млрд.кВт·ч	115,6	143,2	24,2	4,9	0,5		288,4
Установленная мощность N и годовая выработка W одной ВЭУ с ветроколесом D=40 м: N, тыс.кВт W, млн. кВт·ч	0,33 0,9	0,38 1,1	0,47 1,4	0,59 1,8	0,66 2,0
Расчетное число ВЭУ D=40 м, N=500 кВт на всех площадках (9 ВЭУ на площади 1 км2), шт.	165133	178957	25032	4109	378		373609

Примечание: распределение (классификация) характеристик ветроэнергоресурсов проведена по региональным признакам, оцениваемым рельефом местности.

Эти карты, являясь основной частью Ветроэнергетического атласа Беларуси, в достаточной мере обосновывают по региональным признакам возможности практической реализации возведения ВЭУ и ВЭС на территориях страны в целом и каждой области.

Для первоначального этапа развития ветроэнергетики Беларуси определены около 1500 площадок для строительства как одиночных ВЭУ, так и ВЭС с потенциалом более 200 млрд. кВт·ч. Выявленные на территории Беларуси площадки под ветроэнергетику — это, в основном, гряды холмов высотой от 20 до 80 м с фоновой скоростью ветра 5 м/с и более, на которых можно возвести от 5 до 20 ВЭУ. Каждому внедрению должно предшествовать детальное обследование места строительства ВЭУ. Невыполнение условий по результатам обследований приведет к значительным ошибкам в оценке выработки энергии. При выборе конкретных образцов ВЭУ необходимо дополнительно учитывать ряд факторов, связанных с величиной фактического ветроэнергетического ресурса в месте непосредственного размещения ВЭУ. К таким факторам относятся: абсолютная высота местности, высота возвышения площадок и их открытость, отдаленность предполагаемого места размещения ВЭУ от потребителя и, особенно, от линий электропередачи, в т.ч. от трансформаторных подстанций и т.п. Выборочные обследования зон опытной эксплуатации ветротехнического оборудования на территории Беларуси показали, что при оптимальном выборе строительной площадки для возведения ВЭУ (на возвышениях и открытой местности, на берегах водных массивов и т.п.) окупаемость ВЭУ при среднегодовой скорости ветра 6-8 м/с укладывается в срок около 5 лет. Наиболее эффективно обеспечивается использование современной зарубежной ветротехники на территориях зон со среднегодовыми фоновыми скоростями не ниже 4,5 м/с на холмистом рельефе. К таким регионам относятся: возвышенные районы большей части севера и северо-запада Беларуси, центральная зона Минской области, включая прилегающие с запада районы, Витебская возвышенность. Местами на обследуемых территориях возможно обнаружение не выявленной ранее энергоэффективной холмистости, а также других энергоэффективных площадок для строительства не только мощных ВЭУ, но и ВЭС (например, в продуваемых долинах большой протяженности, вблизи крупных водных массивов, на высоких откосах и т.п.).

Исходя из ветроэнергетического потенциала, только в Минской области насчитывается 1076 строительных площадок под размещение на каждой от 3 до 10 ВЭУ континентального базирования мощностью до 1000 кВт. Среднегодовая выработка только 10% этих ВЭУ в статистическом распределении времени работы в номинальном режиме от 2500 до 3300 часов в год на срок эксплуатации установок составляет около 2676 млн. кВт·ч. Соответственно среднегодовая экономия жидкого топлива составит более 800 тыс. тонн. Сроки окупаемости капитальных вложений в ветротехнику сопоставимы со сроками окупаемости малых гидроэлектростанций, парогазовых и газо-мазутных электростанций и значительно ниже данных сроков для угольных, атомных и дизельных электростанций. По завершении срока окупаемости затраты на эксплуатацию ВЭУ неизмеримо ниже аналогичных затрат для электростанций, работающих на жидком, газообразном, твердом и ядерном топливе, т.к. не нуждаются в поставках ископаемых источников энергии. Следует учитывать, что ветроэнергетическая отрасль за счет каждой ВЭУ начинает вырабатывать энергию немедленно после монтажа и при этом не требует гигантских единовременных капитальных вложений, также как и концентрированных вложений при заменах по завершении сроков эксплуатации каждой отдельной ВЭУ.

Себестоимость электричества, производимого ветрогенераторами, зависит от скорости ветра. При удвоении установленных мощностей ветрогенерации себестоимость производимого электричества падает на 15%. Ожидается, что себестоимость снизится еще на 35-40%. К примеру, в марте 2006 г. стоимость ветряной электроэнергии в двух районах США стала ниже стоимости традиционной энергии. Осенью 2005 года из-за роста цен на природный газ и уголь стоимость ветряного электричества стала ниже стоимости электроэнергии, произведенной из традиционных источников. Компании Austin Energy из Техаса и Xcel Energy из Колорадо первыми начали продавать электроэнергию, производимую из ветра, дешевле, чем электроэнергию, производимую из традиционных источников.

Беларусь не располагает собственными топливно-энергетическими ресурсами (ТЭР). Лишь 15% собственных ТЭР покрывают потребности страны, остальные 85% импортируются — в основном из России. В последние годы наблюдается постоянный рост цен на топливо и импортируемую электроэнергию. Этот рост будет иметь место и далее до достижения мировых цен. В связи с этим для Беларуси чрезвычайно важно включать в топливно-энергетический баланс вторичные энергоресурсы и возобновляемые источники энергии, а именно ветер.

Ветроэнергетика, как и любая отрасль хозяйствования, должна обладать тремя обязательными компонентами, обеспечивающими ее функционирование:

1. Ветроэнергетическими ресурсами;

2. Ветроэнергетическим оборудованием;

3. Развитой ветротехнической инфраструктурой.

1. Для ветроэнергетики Беларуси энергетический ресурс ветра практически неограничен. В стране имеется развитая централизованная электросеть и большое количество свободных площадей, не занятых субъектами хозяйственной деятельности. Поэтому размещение ветроэнергетических установок (ВЭУ) и ветроэлектрических станций (ВЭС) обусловливается только грамотным размещением ветроэнергетической техники на пригодных для этого площадях.

2. Возможности приобретения зарубежной ветротехники весьма ограничены вследствие отсутствия достаточного выбора именно того оборудования для ВЭУ и ВЭС, которое соответствует климатическим условиям Беларуси, а также мощного противодействия ответственных административных работников от официальной энергетики.

3. Отсутствие инфраструктуры по проектированию, внедрению и эксплуатации ветротехники и, соответственно, практического опыта и квалифицированных кадров можно преодолеть только в ходе активного сотрудничества с представителями развитой ветроэнергетической инфраструктуры зарубежья.

В ближайшее время развитие использования энергии ветра получит новый импульс. К 2014 году Минэнерго планирует ввести в эксплуатацию ветроэнергетические установки суммарной мощностью не менее 15-20 МВт.

РУП "Гродноэнерго" завершило строительство в н.п. Грабники первой в Белорусской энергосистеме мощной (1500 кВт) ветроэнергетической установки. Башня ветроустановки видна издалека - она возвышается в двух с половиной километрах от Новогрудка и в 200 м от автодороги Новогрудок -Березовка - Лида на топографической отметке 325 м над уровнем моря.

Ожидается, что объект будет отрабатывать ежегодно минимум 5 тыс. часов при среднегодовой скорости ветра 7-8 м/с. А это очень неплохо для установки подобной мощности.

Рисунок 1.1 – Ветроустановка в н.п. Грабники

Рисунок 1.2 – Монтаж ветроустановок

Рисунок 1.3 - Монтаж ветроустановок

На территории нашей страны, как уже упоминалось, определено около 1500 потенциальных площадок (наибольшее количество находится в Минской, Витебской и Гродненской областях) для размещения ВЭУ с теоретически возможным энергетическим потенциалом 2,4 тыс. МВт. Для сравнения: такая же мощность у Лукомльской ГРЭС, которая вырабатывает в год порядка 3,3 млрд. кВт·ч электроэнергии. В то же время, сейчас технически возможное и экономически целесообразное использование потенциала ветра не превысит 5% от установленной мощности электростанций энергосистемы, то есть может составить не более 300-350 МВт, или 720-840 млн. кВт·ч. По оценке белорусских ученых, существующие способы преобразования энергии ветра в электрическую с помощью традиционных лопастных ветроэнергетических установок (ВЭУ) в наших условиях пока экономически неоправданны. Во-первых, из-за высокой пусковой скорости ветра (4-5 м/сек), высокой номинальной скорости (8-15 м/сек) и небольшой годовой производительности в условиях слабых континентальных ветров, характерных для Беларуси — 3-5 м/сек; во-вторых, стоимость ВЭУ составляет $1000-$1500 на кВт установленной мощности.

Однако проведенный за несколько лет комплекс работ позволяет делать более оптимистичный прогноз в части использования энергии ветра для производства электроэнергии. Для этих целей рекомендуются новые ВЭУ, основанные на эффекте Магнуса, когда в качестве аэродинамических элементов используются не лопастные, а вращающиеся усеченные конусы специальной формы (роторы), подъемная сила в которых многократно (в 6-8 раз) превосходит подъемную силу в лопастях. По утверждениям авторов, главное их преимущество состоит в том, что они могут эффективно работать при скоростях ветра, характерных для условий Беларуси.

По этому же пути — развивать ветроэнергетику — идет и наша восточная страна-соседка. Так, технический потенциал ветровой энергии в России оценивается в свыше 50 тыс. млрд. кВт·ч в год. Экономический потенциал составляет примерно 260 млрд. кВт·ч, то есть около 30% производства электроэнергии всеми электростанциями РФ. К слову, установленная мощность ветровых электростанций в России составляет около 15 МВт (на 2009 год). Одна из самых больших ветроэлектростанций России (5,1 МВт) расположена в районе поселка Куликово Зеленоградского района Калининградской области.

Рисунок 1.4 - Куликовская ветроэлектростанция

Ее среднегодовая выработка составляет около 6 млн. кВт·ч. На Чукотке действует Анадырская ВЭС мощностью 2,5 МВт (10 ветроагрегатов по 250 кВт) среднегодовой выработкой более 3 млн. кВт·ч.

Рисунок 1.5 – Куликовская ветроэлектростанция

Рисунок 1.6 – Чукотская ветроэлектростанция