Актуальність вітроенергетики в наш час

Вид джерела енергії	Річний потенціал
Енергія вітру	30...33 млрд. кВт-год
Сонячна енергія	780 Вт/кв. м., (освітленність-2000 год./рік)
Геотермальна енергія	50 тис. МВт
Рослинна біомаса	40 млн. т/рік, (25...30 млрд. куб.м/рік - газовий еквівалент)
Відходи тваринництва і птахівництва	32 млн. т/рік, (10,3 млрд. куб.м./рік - газовий еквівалент)

В даний час внесок поновлюваних нетрадиційних джерел енергії в загальну енергетику України (із-за недостатнього освоєння та недостатньої економічної ефективності) дуже малий і складає близько 1% від усіх видів ПЕР. Однак досвід розвинутих країн світу свідчить про доцільність більш широкого використання на місцях нетрадиційних екологічно чистих джерел енергії. Це, в свою чергу, потребує удосконалення і здешевлення технологій використання цих видів джерел енергії. Дані щодо їхнього енергетичного потенціалу в регіонах України наведені нижче.

Застосування вітроустановок для виробництва електроенергії в промислових масштабах найбільш ефективно в регіонах України, де середньорічна швидкість вітру 5 –5,5 м/с. За такими показниками можна виділити 5 регіонів: Карпатський (Івано-Франківська, Закарпатська, Львівська, Чернівецька області), Причорноморський (Одеська, Миколаївська, обл.), Приазовський (Херсонська, Запорізька, Донецька обл.), Донбаський (Луганська, Донецька обл.), Кримський (Західний, Східний, Гірський Крим) та 2 зони: Харківську і Полтавську.

Таблиця 4 Енергетичний потенціал вітрової енергії

Середньорічна швидкість вітру, Vср, м/с	Висота, м	Природний потенціал вітру, кВт´год/м2 рік	Технічно- досяжний потенціал вітру, кВт´год/м2 рік	Перспективний економічний потенціал
				кВт х год/рік	т у.п./ рік
5,0 - 5,5	15	2810 - 3200	520 - 620	30х109	10,2х106
	30	3790 - 4320	690 - 830
	60	5100 - 5810	860 - 1020
	100	6350 - 7230	975 - 1150

Всього на суходолі з урахуванням приморської смуги в межах України для будівництва ВЕС можна використати ділянки загальною площею близько 7000 км2.

Експлуатація тихохідних багатолопатевих вітроустановок з підвищеним обертаючим моментом для виконання механічної роботи (помелу зерна, підняття та перекачки води і т.п.) є ефективною практично на всій території України.

Останнім часом ряд країн після вичерпання можливостей спорудження ВЕС на суходолі розпочали освоювати морські акваторії. В основному, освоюються мілководні акваторії з максимальними глибинами не більше 20 м.

Вітроенергетика України має достатній досвід виробництва, проектування, будівництва, експлуатації та обслуговування як вітроенергетичних установок, так і вітроенергетичних станцій; в країні є достатньо високий науково-технічний потенціал і розвинена виробнича база.

Найперспективніше місце для будівництва вітрових електричних станцій (ВЕС) – автономна республіка Крим, чому сприяє наявність у причорноморській та приазовській зонах значного вітрового потенціалу.

Комплексною програмою будівництва ВЕС в Україні передбачено, що в перспективі до 20—30 % від загального споживання електроенергії в країні покриватиметься за рахунок використання ВЕС.

Ці 20—30% додаткового генерування становлять близько 10—15 тис. мегават, частина з яких, будучи генерованими в Криму, може істотно знизити залежність регіону від поставок електроенергії з материкової України. Йдеться про реальну додаткову енергетичну потужність на рівні 4—6 тис. МВт. Ця цифра досить солідна для Криму, адже вона сумірна з потужністю великої атомної електростанції.

Прогноз обсягів споживання електроенергії в Україні

Рік	Прогноз обсягів, млрд. кВт. год.	Примітка
2005	175,25	Вірогідний варіант прогнозу
2010	191,10
2015	239,87
2020	287,10
2030	352,60

Дані щодо економії палива на період до 2010 року за умови освоєння потенціалу НВДЕ, які передбачені Державною програмою енергозбереження України наведені у табл.

Прогноз економії палива за рахунок освоєння потенціалу НВДЕ

Напрям нетрадиційної енергетики	Економія палива, млн. т у. п.
	2005 р.	2010 р.
Вітроенергетика	0,25	0,97
Сонячна енергетика	0,11	0,30
Геотермальна енергетика	2,00	6,40
Мала гідроенергетика	1,53	3,01
Мала теплоенергетика	3,95	7,90
Нетрадиційне паливо	6,50	20,03
Інші нетрадиційні джерела	0,87	1,52
Всього - млн.т у.п., % від загального споживання	15,21 до 6,6	40,13 до 15,5

Враховуючи прогнози зростання обсягів споживання електроенергії до 2030 року майже в 3 рази, перспективи використання альтернативних джерел енергії дуже великі.

За даними Міжгалузевого науково-технічного центру вітроенергетики Національної академії наук України, територія нашої країни має значні ресурси вітрової енергії, які оцінюються у 30 ТВт х год./рік.

На території України придатними для будівництва ВЕС вважаються площі до 7 тис. км², це - карпатський, приазовський, донецький, західнокримський, гірнокримський, керченський регіони, Харківська й Полтавської області. За розрахунками науковців, при максимальному використанні сили вітру в цих регіонах можна було б одержувати електроенергію в обсягах, які б надавали можливість забезпечити до 50% загального енергоспоживання країни.

Сьогодні в Україні побудовано 13 вітроелектростанцій: 10 в АР Крим (з яких працюють тільки 6), по одній ВЕС у Донецькій і Миколаївській областях, а також одна станція поблизу м. Трускавець у Карпатах.

Особливо актуальним є розвиток вітроенергетики для Кримського півострова. До 93% всієї електроенергії сюди надходить з материкової частини України від ДП «Енергоринок». Решта електроенергії видобувається за допомогою вітроелектростанцій. Сьогодні на півострові працюють 6 ВЕС. Це установки старого зразка, що мають одиночні потужності до 600 кВт. Для порівняння: у Європі планується промислове виробництво вітроенергетичних установок одиничною потужністю 6 МВт, а найпоширеніша застосовувана потужність одного вітряка становить 2-3 МВт. В Україні ж тільки освоюється випуск установок одиничною потужністю до 2 МВт, до цього випускалися вітроелектростанції по 110-600 кВт. На відміну від країн СНД, тільки Україна сьогодні має налагоджене серійне виробництво ліцензійних ВЕУ. У їхньому виробництві беруть участь 20 заводів колишнього військово-промислового комплексу, а зборку вітротурбін для ВЕУ здійснює Дніпропетровський «Південний машинобудівний завод».

Підраховано, що за нинішнього рівня розвитку вітроенергетики спорудження у «вітряних» регіонах України вітрових електростанцій (ВЕС) дозволило б покрити ледве не третину потреби електроенергії, яку ми споживаємо. Із технічної точки зору вітрова електроенергетика на сьогодні вже впритул наблизилася до традиційної: на сучасних вітрових турбінах коефіцієнт використання встановленої потужності сягає 42%. Це майже стільки, як на турбінах поширених нині теплових електростанцій.

Завдяки новітнім технологіям вироблення вітрової енергії до 20% загального попиту має збільшити оптову вартість цієї енергії лише на 10% у зв’язку з мінливістю та непостійністю вітру. Вироблення енергії вітру також зможе дати додаткове максимальне допустиме навантаження, щоб відповідати збільшенням потреб системи, що прогнозуються. Ця частка може сягати до 40% установленої потужності, якщо вироблення енергії вітру під час високого навантаження також є високою, і не нижче 5% при більш високій пробивній здатності, і якщо місцеві вітрові характеристики знаходяться у негативному співвідношенні з характеристиками навантажень системи. Додавання більших територій покращує фактичну потужність вітрової енергії.

Слід зазначити, що, окрім розвитку комерційної вітроенергетики, в Україні є необхідність розвивати некомерційну, в першу чергу, «сільську», «фермерську», «для двору». Такі самостійні невеликі системи для живлення віддалених районів служать децентралізації енергопостачання, дозволяють диверсифікувати джерела енергії і можуть зробити більш енергонезалежною Україну та Крим зокрема.

Термін окупності вітроенергетичної установки, залежно від місцевості, забезпеченості комунікаціями, потужності установки тощо, становить від 3 до 8 років. Питомі капітальні витрати для станцій малої потужності коливаються у межах $800-1000 за 1 кВт встановленої потужності і зменшуються зі збільшенням потужності установки. Тож капітальні витрати на вітроенергетичну станцію потужністю 250 кВт (Данія) сягають $40 тис. при терміну окупності 6,7 року.

Важливим аспектом використання вітроустановок є вартість електроенергії (грн/кВт•год), яка може бути підрахована за виразом:

B=(K•F)/(0,25•P•Т),

де К - капітальні витрати, грн (дол.);

F - фактор поновлення витрат, за гарантованого терміну дії установки 25 років F= 0,125;

Р - потужність установки, кВт;

Т - кількість годин роботи установки на рік, Т = 8760 год.

Для розвитку вітроенергетики урядами різних держав прийнято відповідні законодавчі акти для зниження податку для тих, хто використовує вітроустановки. Наприклад, у Данії 75% вітроустановок є приватною або кооперативною власністю, власники установок звільняються від податку. В США власники вітроустановок отримують державний кредит від 0,5 до 1,5 цента за 1 кВт•год електроенергії, що продається. Цей кредит входить до податку, страхування або платні за землю. Для популяризації вітроустановок в Англії розроблено маршрути їх огляду для школярів під час літніх канікул.

Вітроустановки виробляють електроенергію практично без забруднення довкілля, але вплив на нього мають: відведення під будівництво значних територій та зміни ландшафту, шумові ефекти, радіоперешкоди.

Проблема зменшення шумів розв'язується шляхом розташування вітроустановок на значних відстанях (допустимих за рівнем шуму - 40-50 децибелів) від житла. Отже, відстань від вітроагрегату до житла має становити 150 м, вітростанції - 250 м.

Найбільшу перевагу для будівництва вітроенергетичних станцій (ВЕС) великої потужності віддають таким регіонам, як Крим, Карпати, узбережжям Чорного та Азовського морів, Донеччина, проте це не означає, що в інших регіонах розвиток вітроенергетики не має великого значення.

Значною перевагою ВЕС над ТЕС і АЕС є те, що капітальні витрати практично не «омертвляються», оскільки вітроустановка починає виробляти електроенергію через 1-3 тижні після її завезення на місце встановлення.

Необхідно приділяти більше уваги вітроустановкам малої потужності. В Україні сьогодні близько 30 тис. населених пунктів у сільській місцевості. Якби в кожному з них побудувати лише по одному вітроагрегату потужністю всього 1 кВт, то отримали б встановлену потужність 30 МВт.

Отже, зважаючи на те, що вітроенергетика визначена у світі найбільш перспективною галуззю альтернативної енергетики, а Україна входить до числа країн, що мають значний вітровий та науково-виробничий потенціал і при цьому гостро потребує власних енергоресурсів, існує потреба і можливість у розробці та впровадженні інноваційно-інвестиційних проектів розвитку в окремих регіонах та створенні цілісної вітроенергетичної галузі України.

P.S. 1 липня 2011 року на узбережжі Азовського моря в Донецькій області відбувся офіційний запуск перших 10 вітротурбін у рамках інвестиційного проекту «Вітровий парк Новоазовський» загальною потужністю 107,5 МВт, яким передбачено будівництво на території вже існуючої Новоазовської ВЕС 43 вітроенергетичних установок (ВЕУ) виробництва німецької компанії «Fuhrlander AG» одиничною потужністю 2,5 МВт. Реалізація проекту запланована на 2010-2014 роки.

Наразі завершено будівництво та введено в експлуатацію 10 ВЕУ загальною потужністю 25 МВт. Розпочато будівництво третьої черги проекту, що передбачає введення в експлуатацію 32,5 МВт вітроенергетичних потужностей.

Незважаючи на невелику швидкість вітру в багатьох районах України, енергетичний потенціал його достатньо великий для того, щоб успішно розвивати вітроенергетичну галузь.

Вимірювання швидкості вітру на території України проводиться на 79 метеостанціях Державного комітету з гідрометеорології і на 124 ме­теорологічних пунктах різних відомств і організацій. Вимірювання про­водяться на висоті від 9 до 20 м над рівнем поверхні землі.

Важливе значення для розрахунків обсягів електроенергії, яка виробляється вітроустановками, має також розподілення потужності вітрового потоку за кількістю днів і частота вітрових потоків протя­гом року.

Швидкості вітру на метеостанціях вимірюються на висоті 9-20 м тоді як вісь обертання лопатей сучасних вітроенергетич­них установок може розміщуватись на висотах до 52 м.

Аналіз результатів розрахунків показує, що за допомогою віт-роустановки можна технічно реалізувати тільки 15-19% річного об­сягу енергії вітру.

Найсприятливіші регіони для промислового виробництва електро­енергії характеризуються середньорічною швидкістю вітру 5 м/с та 5,5 м/с на висоті 10 м над земною поверхнею. За статистичними даними, така швидкість вітру спостерігається в таких регіонах України: Азово-Чорноморське побережжя, Одеська, Херсонська, Запорізька, Донецька, Луганська, Миколаївська, Кримська області, район Карпат

Найбільша швидкість вітру спостерігається на відкритих високогірних станціях (Плай, Пожежевська) в Карпатах і у Криму (Ай-Петрі, Карабі-Яйла), на мисах і косах Чорного і Азовського морів.

У захищених передгір'ях і гірських долинах швидкість вітру зна­чно менша.

Енергію вітру найбільш доцільно використовувати:

у зимовий період: у Львівській, Тернопільській, Київській, Черні­гівській, Черкаській, Полтавській, Сумській (на південь від лінії Ром-ни-Білопілля), Одеській (на південь від лінії Роздільне-Сербка), Херсонській, Кримській, Донецькій (на південь від лінії Великоана-доль-Дебальцево) областях;

у весняний період: у Львівській, Тернопільській, Київській, Черні­гівській, Черкаській, Полтавській, Сумській (на південь від лінії Ром­ни Білопілля), Харківській (на північ від лінії Красноград-Харків), Кіровоградській, Миколаївській (на схід від лінії Очаків-Вознесенськ), Херсонській, Кримській, Донецькій (на північ лінії Червоноармійськ-Дебальцево) областях;

у літній період: у Чернігівській, Черкаській, Донецькій (на пів­день лінії Донецьк-Дебальцево), Кримській областях;

у осінній період: у Львівській, Київській, Чернігівській, Полтав­ській, Черкаській (на схід від лінії Сміла-Канев), Донецькій (на пів­день від лінії Великоанадоль-Амвросіївка), Херсонській (на південь від лінії Херсон-Попелак), Кримській областях.

Загальна площа, на якій отримання електричної енергії від віт­роустановок доцільне, складає 20% усієї площі України. Річний еко­номічний потенціал вітрової енергії при ефективному використанню вітроагрегатів складає 300-600 млрд кВттод. електроенергії. Для по­рівняння: у 1992 р. всі електростанції України виробили 282,6 млрд кВттод електроенергії.

В результаті обробки статистичних метеорологічних даних по швидкості та повторюваності швидкості вітру проведено районування території України по швидкостях вітру і визначено питомий енергетичний потенціал вітру на різній висоті відповідно до зон районування. В умовах України за допомогою вітроустановок можливим є використання 15 - 19% річного об’єму енергії вітру, що проходить крізь перетин поверхні вітроколеса. Очікувані обсяги виробництва електроенергії з 1м2 перетину площі вітроколеса в перспективних регіонах складають 800 - 1000 кВт.год/м2 за рік. Застосування вітроустановок для виробництва електроенергії в промислових масштабах найбільш ефективно в регіонах України, де середньорічна швидкість вітру – 5 м/с: на Азово-Чорноморському узбережжі, в Одеській, Херсонській, Запорізькій, Донецькій, Луганській, Миколаївській областях, АР Крим та в районі Карпат. Експлуатація тихохідних багатолопатевих вітро-установок з підвищеним обертаючим моментом є ефективною практично на всій території України. В останній час розвитку вітроенергетичного сектора сприяє державна підтримка, що забезпечує реалізацію ініціатив по удосконаленню законодавства, структури керування, створенню вигідних умов для внутрішніх і зовнішніх інвесторів. Реалізація державних національних програм в галузі вітроенергетики на 2010 рік передбачає загальне річне виробництво електроенергії на вітроелектростанціях та автономних вітроустановках близько 5,71 млн. МВт.год; що дозволить забезпечити біля 2,5 відсотків від загального річного електроспоживання в Україні. Перш ніж розглянути конкретні вітрові установки звернемо увагу на два важливих фактори. По-перше, відзначимо, що середньостатистична українська родина на місяць споживає 100-300 кВт.годин електроенергії, а середньорічна швидкість вітру в Україні становить близько 4 м/с. Таким чином, задовольнити потреби побутових споживачів в електроенергії можна за допомогою вітроелектричної системи. Випробування в районі Київської області засвідчили, що в серпні вітрова установка 0,75 Вт. виробила мінімальну кількість електроенергії – 85 кВт.годин і максимальну в березні – 235 кВт.годин. При цьому, слід зазначити, що Київська область є далеко не найкращим регіоном країни щодо вітропотенціалу. Водночас, при виборі потужності енергоустановки (необов’язково вітрової) зазвичай потенційні замовники підсумовують установлену потужність усіх енергоспоживачів. Проте не враховується той факт, що ці електроагрегати практично ніколи не функціонують одночасно або функціонують у такому режимі нетривалий час. Тому помилковою є думка, що вибирати потрібно чим побільшу потужність вітрогенератора.