ХОББИ ДЛЯ ЭНТУЗИАСТОВ, А НЕ ПОСТОЯННЫЙ ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
Энергия ветра
для домашних хозяйств
Ветроэнергетика наряду с солнечной, водной, биомассовой и геотермальной энергией является возобновляемым энергетическим ресурсом и одним из направлений, по которому Латвия согласилась отправиться в рамках Зеленого курса Европейского Союза, чтобы к 2050 году избавиться от использования ископаемого топлива. По данным Европейской ассоциации ветроэнергетики Wind Europe, в прошлом году из общего объема электроэнергии, произведенной в Латвии, только 2% приходилось на энергию ветра, тогда как в Европейском Союзе в среднем этот показатель составляет 15%. Почему сложилась такая ситуация, является ли ветроэнергетика подходящим решением для домашних хозяйств – об этом рассказывают отраслевые эксперты.
Плюсы и минусы энергия ветра для домашних хозяйств
«Если говорить о распространенности и популярности солнечных панелей, то мы находимся на том же уровне, что и Германия, потому что это удобно, просто и недорого. Однако если мы посмотрим на ветряные установки, то увидим, что очень немногие выбирают ветер в качестве возобновляемого источника энергии, хотя поддержка доступна как для солнечной, так и для ветровой энергии. Почему так? Потому что в случае с ветроэнергетикой необходимо учитывать ряд ограничивающих обстоятельств, начиная с цены и специфики установки и заканчивая тем, что ветроэнергетическое оборудование нельзя устанавливать где угодно. Дороже обходится не только само оборудование, но и установка и обслуживание, кроме того, часто требуются дополнительные разрешения от строительного управления», – объясняет ассоциированный профессор и ведущий исследователь факультета электротехники и экологической инженерии Рижского технического университета Эдмундс Камолиньш.

В производстве ветровой электроэнергии для домашних хозяйств в основном различают два типа ветроэнергетических установок: ветрогенератор пропеллерного типа с горизонтальной осью и тихоходный ветрогенератор с вертикально расположенной осью. Само название частично говорит об особенностях рассматриваемого оборудования – ветроэнергетическая установка пропеллерного типа более мощная и для ее работы требуется ламинарный (однонаправленный) ветер, поэтому она подходит для сельских районов. Тихоходный ветрогенератор с вертикальной осью работает тише, он менее мощный, так как с увеличением мощности значительно увеличивается общая масса ветрового колеса. Этот тип больше подходит для турбулентного ветрового потока (неравномерного, с разных направлений), для территорий, где есть деревья, здания и другие объекты, которые разделяют поток ветра. Также можно приобрести совсем небольшие и примитивные ветроэнергетические установки мощностью до 100 Вт – они предназначены для зарядки небольших электроприборов, но не для производства энергии для домашнего хозяйства.

Камолиньш поясняет: прежде чем рассматривать идею установки ветроэнергетического оборудования, следует обратить внимание на два аспекта: потенциал ветра в конкретном месте и интенсивность ветра. «Если мы говорим о небольших ветрогенераторах в населенных пунктах, то, к сожалению, высота, на которой можно установить это оборудование, невелика – 10 м или даже меньше. И на такой высоте вокруг находятся деревья, здания и другие объекты, которые делают ламинарный поток турбулентным, что приводит к резкому снижению эффективности ветрогенератора. Поэтому теоретические данные, которые можно поместить в формулу и вычислить потенциальную выгоду от энергии ветра, на практике выглядят совершенно иначе. С другой стороны, если говорить об интенсивности ветра, то каждый год она может меняться на целых 30%.

Важным аспектом является также то, что ветроэнергетические установки часто не рассчитаны на скорость ветра в Латвии, средние параметры которой довольно низкие. В большинстве случаев скорость ветра составляет 3-3, 5 м/с, а поток ветра не ламинарный. На практике это означает, что ветряная установка работает, но на самом деле ничего не производит, поскольку этим машинам также требуется питание для контроллера и инвертора. Поэтому важно провести технико-экономическое обоснование и анализ – установить анемометр и измерить скорость ветра за определенный период времени. В идеале за год».
Мощность, получаемая от ветра, зависит от площади, на которую дует ветер, скорости ветра и плотности ветра, причем скорость ветра в данном случае имеет кубическое значение v3. Производители маломощных ветроэнергетических установок в основном производят оборудование для скорости ветра 12 м/с. Для того чтобы оборудование вырабатывало электроэнергию, необходимо, чтобы скорость ветра составляла 7-9 м/с. Чтобы получить такую же мощность при более низких скоростях ветра, необходимо увеличить площадь ветрового колеса или ветряной турбины, что, в свою очередь, является квадратичным значением. Следовательно, необходимо создать большую площадь, и чем больше площадь, тем тяжелее и дороже конструкция, сложнее установка, обслуживание и т. д. Стоимость ветроэнергетического оборудования варьируется от 1000 долларов США за оборудование пропеллерного типа мощностью 1 кВт китайского производства до 8000 долларов США за ветрогенератор мощностью 1 кВт с вертикальной осью и ветровым колесом.
До 1 декабря 2023 года в рамках проекта «Сокращение выбросов парниковых газов в домашних хозяйствах – поддержка использования возобновляемых источников энергии» можно получить государственную финансовую поддержку для ветряных установок (ветрогенератор + инвертор) общей мощностью до 11,1 кВт. Размер гранта зависит от мощности ветряной установки – для самой маленькой установки мощностью до 0,99 кВт грант составляет 1000 евро, а для самой большой с мощностью от 10 до 11,1 кВт грант составляет 11000 евро.
Эдвинс Григерс

Ветрогенератор был установлен в 2011 году в рамках проекта ЕС. На его поле стоит 12-метровая установка мощностью 10 кВт, с помощью которой вырабатывается абсолютно все электричество, необходимое для домашнего хозяйства. Единственные расходы – выплаты Sadales tīkls за инфраструктуру. Григерс решил установить ветрогенератор, потому что хотел сократить расходы в долгосрочной перспективе. Как поясняет владелец Ievnieki, он не производил расчет перед покупкой и не ставил конкретной цели, поэтому на самом деле не знал, «на что подписывается».

Полная цена ветрогенератора в 2011 году составила 12 тысяч латов, половина из которых была покрыта финансированием проекта. Правда, приобретение оборудования потребовала дополнительных расходов – самостоятельно пришлось покрыть его установку, которая вместе с оборудованием обошлась в 15 тысяч латов. Конкретных расчетов Григерс не сделал, но уверен, что объект уже давно окупился – особенно с учетом цен на электроэнергию за последний год.

Однако он признает, что поначалу картина казалась не слишком обнадеживающей. Первые два года оборудование регулярно ломалось и нуждалось в ремонте. Если бы стоимость ремонта не покрывалась гарантией, он не знает, продолжил ли бы он «возиться» с ветрогенератором. Когда через два года при регулярном ремонте практически весь механизм был заменен, агрегат стал работать отлично – теперь раз в пару лет нужно проводить техническое обслуживание, и все.

Поэтому Григерс советует не выбирать дешевое оборудование китайского производства, а доплатить и купить оборудование проверенных производителей, чтобы сэкономить и нервы, и деньги.
Владелец хозяйства Ievnieki в Тадайкской волости
Потенциал кроется в больших ветрогенераторах
Если обобщить важные аспекты, а также возможные затраты на добычу энергии ветра, установка такого оборудования в Риге, конечно, не будет рентабельной, но Камолиньш рекомендует ветроэнергетические установки в качестве выгодного решения для людей, живущх в сельской местности – крестьянам и земледельцам, а также производственным предприятиям, где электричество необходимо для питания различного технологического оборудования.
В идеальном варианте должно быть сочетание солнечных панелей с ветряной установкой для создания максимальной энергетической независимости. Летом используйте солнечную энергию, а осенью и зимой – ветер. Если ферма находится посреди леса, этот вариант не подойдет, но если ферма расположена в рельефном месте с негусто засаженными полями, то определенно подойдет. Энергия ветра – это зеленая энергия, и весь мир целенаправленно движется в ее направлении, поэтому – если финансы и возможности позволяют, то энергия ветра, безусловно, является одним из устойчивых способов, как идти по зеленому курсу.
Эдмундс Камолиньш, доцент кафедры электротехники и экологической инженерии РТУ
Надо отметить, что небольшие ветрогенераторы пока не пользуются популярностью и в соседних странах, но с точки зрения крупных ветряных электростанций отмечается совсем другая картина. «Если сравнивать Латвию с Литвой или Эстонией, то мы находимся в каменном веке и отстаем от соседей более чем на 20 лет. Проезжая по обеим соседним странам, можно увидеть строительство ветряных электростанций длиной в километры, а у нас ничего не происходит. Я не говорю, что ветроэнергетика нас спасет, это не панацея, но она должна составлять 10-15% от общего потребления латвийских энергоресурсов – одно это оказало бы очень большое влияние на цены на электроэнергию. В настоящее время мы привязаны к Nord Pool, и нет никаких признаков, что цены на электроэнергию могут существенно снизиться в будущем. На самом деле, сейчас уже слишком поздно говорить о ветроэнергетических установках. Даже если бы мы хотели заказать ветроэнергетическое оборудование у производителей мирового класса, таких как Vestas или Siemens Gamesa, то это произошло бы не сразу – это долгосрочные проекты, и эти установки нужно подключить к линиям среднего и высокого напряжения», – поясняет Камолиньш.

«Преимущества больших ветроэнергетических установок в том, что они работают не с наземными ветрами, а выше 100 м, где поток ветров более ламинарный. Это означает, что ветер стабилен, а ветровые установки дают больше энергии. Это совершенно другой потенциал ветра. Безусловно, наибольшую эффективность имеют те установки, которые устанавливаются в море – оффшорные ветряные парки. В Латвии это возможно, но их установка может стоить почти вдвое дороже, чем у наземных, впрочем, с точки зрения окупаемости это вложение даст гораздо больший эффект. Но тут мы мало на что можем повлиять – это зависит от наших государственных мужей», – резюмирует Камолиньш.
Артис Блакис
«Ветер – одно из моих не очень успешных хобби. Ситуация с небольшими ветрогенераторами мощностью до 10 кВт не очень хорошая, потому что они очень капризные. При сильном ветре их нужно выключать, притормаживать, иначе возникнут проблемы. В больших ветрогенераторах это происходит автоматически, но в данном случае это более простая установка», – не скрывает Блакис.

Ветрогенератор проработал у него 10 лет – роковой оказалась буря со скоростью ветра 30 км/с. Встроенная тормозная система не сработала и крылья агрегата буквально разлетелись по воздуху. Два крыла улетели на расстояние около 120 м, а третье – на 200 м. Установка была около 25 м в высоту (обычно они 10-12 м в высоту).

На вопрос о том, сколько эгнергии можно произвести с помощью небольших ветряных установок, Блакис отвечает, что с помощью небольшой ветряной установки мощностью 3 кВт, расположенной в открытом поле, можно производить до 3000 кВтч в год. Его установка производила до 4000 кВтч в год.

«Что говорит в пользу ветра? Ветрогенератор производит энергию и ночью, и зимой – тогда, когда это нужно больше всего», – резюмирует сторонник возобновляемых источников энергии, добавляя, что в Латвии производство энергии ветра – это скорее хобби, которым можно заниматься и развивать, но это не постоянный и независимый источник электроэнергии.
Кулдигский предприниматель, увлекающийся возобновляемыми источниками энергии
А что в целом по Латвии?
«Что касается ветроэнергетики в Латвии, то это, прежде всего, история электростанций – ветряных парков», – рассказывает председатель правления АО Sadales tīkls Сандис Янсонс. «Они в основном мощные и подключаются к инфраструктуре системы передачи электроэнергии. Однако подключаются и небольшие ветряные электростанции – в настоящее время подключено 70 единиц с общей генерирующей мощностью 51 МВт. В свою очередь, бытовые ветряные микрогенераторы для самостоятельного производства электроэнергии в Латвии используются очень редко – к распределительной системе в настоящее время подключено в общей сложности 23 ветряных микрогенератора (общей мощностью 0,1 МВт), причем подавляющее большинство установлено в период до 2014 года. За последние пять лет в Латвии к распределительной системе подключили только два новых ветряных микрогенератора. Самым популярным среди домашних хозяйств оборудованием для самостоятельного производства электроэнергии являются солнечные панели – их выбирают в 99% случаев жители, которые хотят самостоятельно вырабатывать электроэнергию для собственного потребления. Солнечные панели более практичны, проще в установке. Ветряные генераторы – это вращающиеся конструкции, требующие надлежащего фундамента, более сложных согласований, тогда как солнечные панели – это статические установки, которые можно разместить, например, на крыше дома или на заднем дворе».
СОВМЕСТНЫЙ ПРОЕКТ С:
Авторы: Сабине Кошелева, Кристине Мелне, Лига Шване
Дизайн: Оскарс Дрегис, Ралфс Эглитис
Разработка: Карина Сабецка
Управление проекта: Рихардс Янмерс
НАД ПРОЕКТОМ РАБОТАЛИ: