О ветряках

Сегодня обнаружил в новостях gazeta.ru информацию, что Дания уже 40% электроэнергии получает от ветрогенераторов. Меня эта тема всегда очень занимала. Во первых потому, что это экологично. Не надо ничего сжигать, нарушая общий тепловой баланс планеты. Я уж не говорю о выбросах в атмосферу уймы куда более вредных веществ, чем углекислый и угарные газы, те же "кислотные дожди" следствие выбросов от сжигания угля. В этом плане газ куда более безопасен, однако это опять же сжигание. А вот всевозможные ветряки, приливные электростанции, геотермальные - они ничего не сжигают, выбросов нет, но и эффективность их до последнего времени, была невысока. До недавнего времени мне попадались публикации, в которых утверждалось, что подобные источники энергии не могут, даже в перспективе, дать более 5% от общей генерации электроэнергии. Однако же вот вдруг Дания этот постулат отечественных экспертов решительно опровергла.

 Ветрогенераторы у побережья ДанииВетрогенераторы у побережья Дании

Вот заметка на http://www.gazeta.ru/science/news/2015/01/11/n_6813253.shtml

В 2014 году Дания получила почти 40% электроэнергии благодаря ветрякам

За 2014 год Дания получила 39,1% электричества за счет ветряных электростанций, сообщается на новостном сайтеЕвропейского союза.

А в 2004 году ветряки обеспечивали лишь 18,8% от общей потребности страны в электричестве.

При этом власти страны не намерены останавливаться на достигнутом: за первые дни января с помощью ветряных электростанций удалось сгенерировать 61,4% от всей электроэнергии, которую жители страны потребляли в эти дни.

Власти Дании обещают, что к 2020 году как минимум 50% электроэнергии в стране будет обеспечиваться за счет возобновляемых источников.

Компании, обеспечивающие деятельность ветряных электростанций, опасаются резкого падения цен на электроэнергию и банкротства.

 

Итак, что мы имеем, ну кроме традиционных пророчеств, что без российского газа им не обойтись и все обанкротятся? А мы имеем динамику развития. В 2004 году - 18.8%, в 2013 - 25% (источник), в 2014 - 39.1%. Глядя на эти цифры я вполне верю, что через пять лет они будут получать от ветряков 50%, если не больше.

Противники ветряков упирают на их низкий КПД, а также на генерируемые лопастями инфразвуковые волны, которые вызывают у находящихся поблизости сильный дискомфорт. Однако это справедливо только к ветрякам первых поколений, и их действительно приходилось выносить подальше от людей, например в море. Сейчас, за счет изменения аэродинамики лопастей и конструкции основания от низкочастотных звуковых волн удалось избавится, можно ставить такой ветряк хоть во дворе.

Перспектива ближайшего будущегоПерспектива ближайшего будущего

То есть пока у нас фыркали, мол фигня полная, в дом не поставить, у них инженеры спокойно работали и дорабатывали конструкцию. И доработали! Например изменив форму лопастей или разработав вертикальные (кстати они почти мгновенно стали очень популярными) ветряки.

Образец ветряков с лопастями нового поколения с пониженным уровнем шума.Образец ветряков с лопастями нового поколения с пониженным уровнем шума.

Одна из моделей вертикальных ветряков.Одна из моделей вертикальных ветряков.

А невысокое КПД каждого отдельно взятого генератора компенсируют их количеством. В общем там КПД и не может быть особенно высоким, лопасти, даже большого размаха, в десятки метров, не обеспечивают такой скорости вращения, как, к примеру, паровая турбина. Ну и плюс ветер явление непостоянное, даже на морском побережье, и имеет свойство меняться или и вовсе затихать на какое-то время. Однако же ветряк удобен тем, что его как поставил, так он и работает и работает и работает. Периодически нужно смазывать, разумеется, но все равно после стартовых затрат на покупку и монтаж, дальше идет почти чистая прибыль. С тепловой электростанцией все сложнее - нужен и персонал, и постоянный подвоз топлива, и создание громоздкой инфраструктуры. Для гидроэлектростанций все еще масштабнее - строятся десятилетиями, одного бетона уходит как на приличный город, уйма народу задействована. Правда потом тоже считай чистая прибыль, но не везде такие станции и строить можно. Обычно наиболее удобные для генерации горные районы сильно удалены от потребителя, а потери при передаче электроэнергии на тысячи километров очень велики. В итоге каждый дачник знает, что электрификация поселка влетает в копеечку. А если дом удален от других домов? Тогда вообще проще застрелится, чем за свой счет проложить туда ЛЭП. Но вот для таких ситуаций ветряк и является идеальным решением. Да, не везде он эффективен, ветер не везде дует постоянно и сильно. Да, на данный момент дорого (но все равно в разы дешевле, чем тянуть кабель несколько километров). Однако некоторые делают ветряки и сами, пусть и не такие красивые как у датчан. Плюс появляются новые системы ветряков, не по типу ветряной мельницы, а, например, в виде вертикальной воронки. Создатели уверяют, что такая конструкция способна генерировать электричество даже при малейших дуновениях ветерка, который не способен провернуть лопасти традиционного ветряка. Например вот такое чудо способно выдавать электроэнергию при ветре от 2м\с (а это почти что штиль):

Такая воронка ветрогенератора способна улавливать самый слабый ветерокТакая воронка ветрогенератора способна улавливать самый слабый ветерок

У нас к ветрякам долгое время относились пренебрежительно, типа вот богатые буржуи с жиру бесятся, тратят деньги не пойми на что. Если пошуршать в инете, то можно нарыть всевозможные статьи, где ветряки через каждые 2-3 слова объявляются безперспективными. И дорого (попил бабла), и неэффективно (попил бабла и лоббирование), и воообще это все чокнутые экологи устроили, а глупые люди повелись.  По мере развития ветроэнергетики тон статей стал смещаться в сторону вреда для окружающей среды. Тут и птицы пострадавшие от столкновения с лопастями, и низкочастотные звуковые волны, и даже порча ландшафтов. Но, боюсь, что скоро аргументов у противников ветряков совсем не останется. У нас наконец-то энтузиасты из Иркутского государственного технического университета (обратите внимание не какой нибудь энергетический НИИ, а студенты из университета) разработали свой универсальный ветрогенератор в виде грибочка. Очень симпатичный грибочек, может, как и воронка выше, улавливать слабый ветер, направление ветра ему пофиг, ставить можно везде, и никаких вам страшных лопастей.

Вот такой вот ветрогенератор-грибочек Иркутской разработкиВот такой вот ветрогенератор-грибочек Иркутской разработки

Помимо традиционных схем с вращением вала генератора появляются и новые очень оригинальные идеи. Например как эта - ветрогенератор Ewicon созданный учеными из Дельфтского университета. Принцип работы такой - это стальная рама круглой формы со встроенной сеткой из трубок. Каждая из них состоит из определенного количества электродов, а также насадок, которые распыляют в воздух положительно заряженные частицы воды. Ветер создает движение заряженной воды между трубками, что помогает генератору вырабатывать энергию. Каков КПД системы - не знаю. Но выглядит интересно.

Вот такой вот ветрогенератор Ewicon вообще без движущихся частейВот такой вот ветрогенератор Ewicon вообще без движущихся частей

Или вот, на десерт, еще одна свежая разработка - ветрогенератор в виде огромных стеблей. Вообще никаких крутящихся деталей, и так же может работать при слабом ветре. Каждый стебелек  состоит из множества пьезоэлектрических дисков. Когда стебель наклоняется, то диски сжимаются, вырабатывая электричество. Сам "стебель" упругий из композитных материалов, его высота 50 метров.

Ветрогенераторы в виде гигантских стеблейВетрогенераторы в виде гигантских стеблей

Пробное "поле электростеблей" засадили возле строящегося в ОАЭ города Масдар - это будет первый в мире город снабжающийся энергией из возобновляемых источников. Характерно, что Арабские Эмираты, которые живут за счет продажи нефти и газа, уже сейчас начинают готовится к тому моменту, когда нефть иссякнет.

 

Резюмируя можно утверждать следующее: на данный момент ветрогенераторы быстро развиваются и эволюционируют. Наиболее распространенные конструкции (классический ветряк с тремя лопастями на высокой мачте) сформировались примерно 20 лет назад. Сейчас наблюдается быстрый рост количества новых идей и моделей, причем все больше появляется безлопастных систем способных работать при самом слабом ветре. И, скорее всего, еще через 20 лет ветрогенераторы будут выглядеть совсем неожиданно для нас, имея при этом куда более высокую эффективность. А с учетом и прогресса в развитии и долговечности аккумуляторов - перспектива домашнего использования ветряков становится все более реальной. Так что когда я обзаведусь таки скромным домиком в горах, то обязательно поставлю себе ветрячок :) Ну в дополнении к миниГЭС в ближайшем ручье, все таки горы же! :)