Клецко О. М.

Белорусский государственный педагогич. ун-т им. М.Танка, фак-т естествознания, студ. V курса

Научный руководитель: проф., зав. каф. эконом. географии и охр. природы, д.г.-м.н. М.Г. Ясовеев

ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛА РАЗВИТИЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ

Нерациональное использование энергетических ресурсов вызвало к жизни проблему потепления. Сегодня очевидно, что запасы ископаемого топлива ограничены и его использование ведет к загрязнению окружающей среды. Так, эмиссия диоксида углерода приводит к глобальному потеплению, а диоксид серы является причиной кислотных дождей. В силу вышесказанного всё более привлекательным становится использование нетрадиционных экологически чистых возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Из возобновляемых энергоресурсов наиболее распространенным и доступным является ветер.

В среднем за год скорость ветра в Республике Беларусь (РБ) составляет 3,5-4,0 м/с на равнинах и возвышенностях и 3,0-3,5 м/с на низменностях и в долинах рек. Лишь в отдельных районах с большой залесённостью скорость ветра снижается до 2,8-2,9 м/с.

Временная изменчивость годовых скоростей ветра невелика, среднее квадратическое отклонение = (0,3-0,4) м/с. В отдельные годы средняя скорость на всех станциях не превышает 5 м/с и не бывает ниже 2 м/с. Чётко выражен сезонный ход скорости ветра. Максимальные скорости характерны для осенне-зимнего периода, когда усиливается циклоническая деятельность. Минимальные наблюдаются в конце лета, когда уменьшается повторяемость и глубина циклонических образований. Различия в скорости ветра в зимние и летние месяцы составляют 1,0-1,5 м/с. Годовой ход скорости ветра в областных городах РБ представлен в табл. 1.

В среднем по РБ штилевые условия и тихие ветры (0-1 м/с) повторяются в течение 14-30% всего времени года. Больше повторяемость малых ветров в залесенных долинах рек, где общая средняя скорость понижена. На равнинах повторяемость штилевых условий варьирует в больших пределах, на возвышенных открытых станциях она минимальна.

Слабые ветры (2-5 м/с) наиболее характерны для республики. Их повторяемость составляет 60-75% всего времени года.

Умеренные ветры (6-9 м/с) отмечаются в республике на протяжении 6-25% времени года. Их повторяемость минимальная в Полесье и максимальная — на открытых равнинах и возвышенных участках центральной части Беларуси.

На долю сильных ветров со скоростью 10 м/с и более в последние 25 лет приходятся в основном десятые доли процента и лишь на открытых пространствах повторяемость этих ветров увеличивается до 2-3%. Наблюдаются эти ветры в основном в холодный период года.

Исследованиями по 244 контрольным точкам, включая 54 метеостанции (данные за 1980-2005), 190 контрольным пунктам на территории страны и в стокилометровой зоне за рубежом, ветроэнергетический потенциал РБ оценён в 220 млрд кВт/ч. электрической энергии в год при единичной мощности ВЭУ в диапазоне 100-500 кВт, хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации в странах со сходными с Беларусью условиями. При выборе конкретных образцов ветроэнергетической установки (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, отдалённость предлагаемого места размещения ВЭУ от потребителя, и особенно от линий электропередач и т.д. На площадках могут быть размещены как одиночные ВЭУ, так и ВЭУ, объединённые в ветроэнергетические станции (ВЭС).

Среднегодовая скорость ветра является одним из основных показателей при оценке эффективности использования ветровой энергии. Для получения сравнительных данных по средней годовой скорости ветра замеренные данные приводятся к сопоставимым условиям (к условиям открытой, ровной поверхности и к единой высоте от поверхности земли, равной 10 м). В настоящее время уточнены фоновые среднегодовые скорости ветра в различных регионах РБ, проведены расчёты по определению технических ветроэнергоресурсов страны на высотах 40, 50 и 70 м над поверхностью земли. На территории РБ определены 4 ветровые зоны (менее 3,5 м/с; 3,5-4,0 м/с; 4,0-4,5 м/с; более 4,5 м/с) и 5 регионов с расположением их по высоте над уровнем моря: 100-150 м; 150-200 м; 200-250 м; 250-300 м; 300-350 м. Это позволило с необходимой достоверностью для начала внедрения ветроэнергетики прогнозировать ветроэнергетическую ситуацию на территории РБ (Ермашкевич В.Н. Возобновляемые источники энергии Беларуси: прогноз, механизмы реализации, 2003).

Для развития белорусской ветроэнергетики имеются необходимые начальные научно-технические документы: ветроэнергетический атлас (разработчик – институт «Белэнергосетьпроект») и ветроэнергетический банк данных (разработчик – НПГП «Ветромаш»). В атласе определены конкретные пункты, где возможна установка импортного ветроэнергетического оборудования (к сожалению, своей пригодной для эффективного использования ветротехники в РБ нет). С помощью банка данных можно с высокой достоверностью оценивать технико-энергетические параметры ВЭУ и ВЭС, а также энергетический потенциал мест эксплуатации ветротехники.

Указанные в ветроэнергетическом атласе площадки предназначены для внедрения ветротехники, которая широко используется в мировой ветроэнергетике для различных целей. Пригодные площадки приурочены к грядам холмов высотой от 20 до 80 м, где фоновая скорость ветра может достигать 5-8 м/с. На каждой площадке можно разместить от 3 до 20 ВЭУ с номинальной рабочей скоростью ветра 12-15 м/с. Это возвышенные районы большей части севера и северо-запада РБ, центральная зона Минской области, включая прилегающие к ней районы с запада, а также Витебская возвышенность.

Действительно, в РБ нет морских побережий с постоянно дующими ветрами с большой скоростью, как, например, в Дании. Однако на территории страны есть множество возвышенностей высотой 250-300 м над уровнем моря. При установке на них мачт высотой 50-60 м можно гарантировать среднюю скорость ветра на уровне оси ветроколеса 7,5-8 м/с, вполне достаточную для промышленного производства электроэнергии. А это означает, что число часов использования номинальной мощности ВЭУ будет находиться в диапазоне 2000-2400 ч/год. Подобный результат получен на втором году эксплуатации немецкой ВЭУ мощностью 600 кВт, смонтированной близ посёлка Занарочь Минской области. При этом следует отметить, что площадка, на которой она установлена, является далеко не самой оптимальной. Результаты могли быть значительно лучше, если бы она выбиралась специально для этой цели. Тем не менее, даже этот пример позволяет с определённым оптимизмом говорить о перспективности развития ветроэнергетики в РБ.

Из 22-х административных районов Минской области сооружение ВЭУ целесообразно в 10, из которых наиболее благоприятные условия имеют пять: Минский, Логойский, Воложинский, Дзержинский и Молодечненский. При этом в Минском районе целесообразно соорудить 9 ВЭУ общей мощностью ~9 МВт (средняя мощность одной ВЭУ принята, как указано выше, равной 1 МВт). Соответственно в Молодечненском – 63 ВЭУ, в Логойском – 168, Дзержинском – 219 и Воложинском – 246. Всего в пяти указанных районах целесообразно соорудить 705 ВЭУ общей мощностью 705 МВт. Для выбранных площадок гарантированное число часов использования номинальной мощности будет не ниже 2100 ч/год. Это означает, что годовая выработка электроэнергии ВЭУ, рекомендуемыми к установке, составит 1,5 млрд. кВт-ч в год, а это примерно 15% от общего годового потребления электроэнергии Минской областью. Не менее благоприятные условия имеются в Витебской и Гродненской областях. На 1 сентября 2004 г. суммарная установленная мощность ветроэнергетических установок в Беларуси составила 1,1 МВт, а объем замещения – 0,4 тыс.т усл. топлива.

Опыт эксплуатации двух ВЭУ НПО «ЭкоДом» показывает, что они экономически рентабельны и срок их окупаемости составляет 7-8 лет – так же, как и в Германии. Однако Постановление Совмина №400 от 1997 г. о двойном тарифе за нетрадиционную энергию фактически не выполняется.

В РБ отсутствует какая-либо правовая база и система поддержек, способствующих развитию важного направления в использовании собственных природных ресурсов, включая возобновляемые источники энергии, для нужд энергообеспечения. В республике отсутствует программа развития малой и возобновляемой энергетики, которая смогла бы вобрать в себя все аспекты вовлечения в энергобаланс различных возобновляемых источников энергии. Имеющиеся в некоторых программах этапы работ, предусматривающие создание энергоустановок на базе некоторых источников энергии, носят разрозненный характер и практически не включают внедрение энергоустановок.

Скорость ветра в РБ изменяется в течение года, поэтому целесообразно применять комплексные энергоустановки. Комплексная (гибридная) энергосистема подразумевает использование ВЭУ совместно с другими источниками энергии (дизель-генератор, солнечные модули, микроГЭС и т.п.). Эти источники энергии дополняют ВЭУ с целью обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителя в безветренную погоду (Кабиров Р. Возобновляемая энергия, 2002).

Подтверждением того, что в РБ необходимо развивать нетрадиционные возобновляемые источники энергии (НВИЭ) в целом, и ветроэнергетику в частности, является то, что республика не располагает крупными запасами органического топлива. Всего около 15% ее потребностей покрывается внутренними ресурсами. В объеме всего импорта энергоресурсы в денежном выражении составляли 60%, а на их приобретение в год требуется около 2 млрд. дол. США. В то же время состояние окружающей среды Республики Беларусь характеризуется острыми экологическими проблемами.