Сегодня Арктика — это регион, где, с одной стороны, находятся огромные запасы нефти и газа, а с другой — существуют серьёзные проблемы с электроснабжением. Многие отдалённые поселения не подключены к центральной системе электроснабжения и зависят от дизельных электростанций. Топливо для них доставляют в рамках Северного завоза на полтора-два года. Доставка топлива обходится дорого, поэтому цена на электроэнергию получается очень высокой — до 22-237 рублей за кВт*час.
Для сравнения: в Москве кВт*час стоит 7 рублей, в Якутии — 8,59, в Севастополе — 4,49 рублей, в Германии — 7,38, во Франции — 5,44, в Польше — 13,48 рублей (по материалам сайта euenergy.live)
Сколько в России отдалённых посёлков? Более тридцати тысяч, в них живут одиннадцать миллионов человек. За энергоснабжение этих посёлков приходится доплачивать. Только в 2016 году на субсидирование энергии Крайнего Севера было потрачено около 100 миллиардов рублей. Это огромные деньги. Можно ли сэкономить?
Да, можно. В Арктике постоянно дуют сильные ветры. Холодный воздух более плотный и энергоёмкий, что создаёт хорошие условия для использования ветряных электростанций. Они позволят получить недорогую энергию. К примеру, стоимость такой энергии на Каменской ВЭС в Ростовской области составила всего 3,5 рублей за кВт*час (при скорости ветра 5 м/с и выше, что встречается в России далеко не везде).
Однако тут есть подводные камни. Самое время вспомнить о холодной зиме 2021 года, которая накрыла Техас, и скинуть фотографию с вертолётом, отогревающим ветряк. Не трудитесь, я её уже нашёл.
Внезапно наступившие холода привели к обледенению лопастей половины электростанций в штате. Солнечные электростанции снизили выработку из-за снега и облаков, и тогда АЭС стали единственным стабильным источником энергии для обогрева замерзающих людей. Следует признать, что газовые электростанции тоже не справились.
Так ли часто случаются арктические бури в Техасе, где средняя температура января — от +8 до +16 градусов? Нет, это редкое явление. Но факт остается фактом: обледенение лопастей — враг ветряных электростанций.
Когда лопасти покрываются льдом, изменяются их аэродинамические свойства, снижается эффективность получения энергии. Из-за неравномерного образования льда возникает дисбаланс, который может привести к поломке. На большей части территории России ветряная турбина будет покрываться льдом больше 60 дней в году.
В ряде теплых стран Европы при обледенении предпочитают просто останавливать ветряные электростанции и ждать потепления. Однако есть страны с холодной зимой, где ветряные электростанции успешно используются.
Более точно сравнивать Россию с холодной Аляской, а не с теплым Техасом. Проблемы в обоих случаях схожи: обширные территории, географическая изоляция, небольшое население, отсутствие единой энергетической сети, высокая стоимость энергии и большой потенциал ветряной энергетики.
На Аляске активно развивается сеть ветряных электростанций для малых потребителей. Их доля в общей энергетике региона составляет 2,39%. Энергия ветра позволяет экономить более 500 миллионов кубических метров природного газа. В холодных условиях Аляски были выявлены строгие требования к качеству ветряных турбин. Низкокачественные изделия быстро ломаются на морозе.
В Гренландии тоже отсутствует централизованное электроснабжение, и в 90-х годах вся электроэнергия на острове производилась дизель-генераторами на привозном топливе. Однако активное использование ветро- и гидроресурсов позволило обеспечить Гренландию собственной энергией на 70%. Помимо ветряных электростанций, большую роль играют гидроэлектростанции, включая Иллулисатскую ГЭС — единственную в мире подземную ГЭС, построенную в зоне вечной мерзлоты.
В Норвегии ветряные электростанции составляют 10% от общей генерации, тогда как остальные 90% — это гидроэлектростанции. Коренные народы Норвегии и активисты выступают против широкомасштабной постройки ветряков из-за их шума и негативного влияния на природу и образ жизни. Суд поддержал позицию протестующих, но не объявил ветряные электростанции незаконными, потому их не снесли, но и новых не строят. Создание крупных кластеров ветряных электростанций может серьезно ослабить ветер и иметь негативные тенденции для климата.
В Канаде ветровая энергетика составляет примерно 10,7% от общего объема производства электроэнергии. Здесь активно применяются гибридные системы, объединяющие солнечные панели, ветряные электростанции и дизельные генераторы. Это позволяет использовать энергию максимально эффективно и гибко. Такие системы были продемонстрированы на выставке зелёной энергетики Renwex 2024 в Москве.
Конечно, это не те же установки, что в Испании и Германии. Чтобы они эффективно работали на Севере, необходимы соответствующие модификации. Условно их можно разделить на активные и пассивные.
Пассивные модификации включают в себя изменение материала, из которых изготовлены ветряки: использование хладостойкой стали и низкотемпературной смазки для подшипников. Также применяются антиадгезионные или гидрофобные покрытия, а для большего нагрева от солнечного света используют светопоглощающие краски. Эти меры не требуют дополнительных затрат энергии, но не обеспечивают полной защиты от обледенения. К тому же, оборудование нуждается в регулярном обновлении.
Активные модификации направлены на предотвращение образования льда. Для этого нагревают лопасти, подают на них горячий воздух, закачивают воздух в гибкие баллоны для создания контролируемой вибрации или деформации лопасти. Такая система удаляет обледенение, но имеет высокую стоимость и требует затрат энергии вне зависимости от наличия ветра.
Внедрение усовершенствований увеличит стоимость ветряных электростанций. Однако при тарифах выше 20 рублей/кВт*час практически все современные технологии возобновляемой энергетики остаются конкурентоспособными, даже с учётом дополнительных затрат на их адаптацию для северных условий. Вот несколько реализованных проектов ветряных электростанций в Арктике:
Кольская ветряная электростанция в селе Териберка, мощность которой составляет 201 МВт. Это крупнейший в мире ветропарк, расположенный за Полярным кругом. Здесь скорость ветра составляет 10 м/с, а иногда достигает 30 м/с. Энергии этой станции хватит для обеспечения города с населением более 100 тысяч жителей.
Анадырская ветряная электростанция на мысе Обсервации была запущена в 2002 году. Её мощность составляет 2 МВт.
В посёлке Тикси находится ветропарк — технологический комплекс, который объединяет ветроэнергетические установки, дизель-генераторы и систему запасания энергии. Три ветроустановки общей мощностью 900 кВт позволяют сэкономить 500 тонн дизельного топлива в год. Недавно в Тикси была построена дополнительная электростанция на Быковом Мысе мощностью 1,9 МВт.
Использование ветряных электростанций в Северных регионах поможет:
· сократить расходы на доставку традиционного топлива и снизить зависимость от поставок по Северному морскому пути;
· уменьшить тарифы на электроэнергию;
· снизить негативное воздействие на хрупкую природу Арктики;
· сделать Арктику более привлекательной для жизни людей.
Ветряные электростанции не призваны полностью заменить традиционные источники энергии. Они рассматриваются исключительно как дополнительные источники в регионах, где их использование оправдано местными условиями. Там ветряные электростанции могут эффективно работать вместе с традиционными источниками энергии, компенсируя недостатки друг друга и создавая гибкую и мощную энергетическую систему.
Список использованных источников прилагается в закрепленном комментарии.
