По словам Улозы, ветер "несет" в себе много кинетической энергии, которая заставляет вертеться лопасти – так энергия становится механической.
"Вращающиеся лопасти крутят генератор, который производит электроэнергию. Но лишь часть кинетической энергии ветра становится энергией, которая вращает лопасти, вторая часть остается неиспользованной. Теоретический предел использования этой энергии - 59,3% (закон Беца), а в реальных условиях современные ветряные электростанции используют 30–45% энергии ветра.
Лопасти ветряных турбин особенные, и их вращает та же сила, которая воздействует на крылья самолетов. Лопасти вращаются вместе с местом их крепления. У всех современных турбин есть три лопасти, поскольку такое их расположение самое эффективное и экономичное", – сказал Улоза.
По словам специалиста, турбина начинает работать при скорости ветра 3,5 м/с и достигает своей полной мощности, когда ветер бывает больше 10 м/с. "Если сложить количество рабочих часов ветряной электростанции в год, то выяснится, что она использует всего 30–40% своей мощности", – заметил Улоза.
Типы ветроустановок
Ветроустановки делят на два типа: с горизонтальной осью вращения и с вертикальной осью вращения.
"С горизонтальной осью вращения – наиболее распространенный тип ветроустановок, в которых ведущий вал ротора расположен горизонтально относительно земли. Этот тип отличается наибольшей эффективностью. Такие ветроустановки подходят для больших ветряных электростанций, которые строят на открытых и хорошо продуваемых ветром местах, однако в условиях города они малоэффективны, поскольку скорость ветра там непостоянная, а направление часто меняется. В таких условиях ставят ветроустановки с вертикальной осью вращения", – сказал специалист.
Ветроустановки с вертикальной осью вращения бывают двух основных типов: "лопастные" ортогональные — ротор Дарье и карусельные "ротор Савониуса".
Ротор Дарье представляет собой конструкцию, состоящую из одного, двух и более аэродинамических крыльев, закрепленных на радиальных балках. На этих ветроустановках используется принцип подъемной силы профиля лопастей, как и у обычной установки, только при вертикальных лопастях. Ротор Савониуса – это разновидность вертикальных ветровых турбин. Состоит он из мачты и двух или нескольких лопастей в форме полых полуцилиндров смещенных относительно друг друга. Главный недостаток этого типа ветроустановок – сила сопротивления, поэтому и эффективность этого типа невелика. Принцип действия всех ветроустановок с вертикальной осью вращения одинаковый – ось вращения крутит генератор, который производит электроэнергию", – сказал Улоза.
Ветряные электростанции различают и по мощности: от маломощных, всего в несколько десятков Вт, для зарядки аккумуляторов до большого, огромного оборудования в 6–7 МВт.
Как выбирают место для ветряных электростанций?
По словам Улозы, выбор места обусловлен несколькими факторами, но есть самые главные. Мы их и перечислим.
"Хорошие условия для ветра, поскольку от этого зависит, какое количество энергии произведет электростанция, расстояние до ближайшей линии электропередачи, это определяет расходы на подключение электростанции, количество участков рядом с ветроустановкой и их владельцев, а также расстояние до охраняемой территории", – сказал Улоза.
От чего зависит количество произведенной электроэнергии?
По словам Улозы, количество произведенной электроэнергии зависит и от силы ветра, и от номинальной мощности установки, и от размера ротора.
"Скорость ветра зависит от географического положения местности (а также наличия лесов, холмов, построек и других препятствий) и общей высоты над землей. Ветер постоянно не дует, поэтому ветроустановки не вращаются постоянно, их режим работы зависит от скорости ветра. Как я говорил, большая часть ветроустановок начинает производить электроэнергию при скорости ветра 3,5–4 м/с, а наибольшая продуктивность достигается при ветре 10–12 м/с. Когда скорость ветра достигает 25–30 м/с, электростанция останавливается из соображений безопасности", – сказал Илоза.
Благоприятны ли в Литве условия для ветряных электростанций?
Заведующий отдела исследований Литовской гидрометеорологической службы Донатас Валюкас сказал, что в любой стране самый большой потенциал для развития ветряных электростанций - это взморье, не исключение и Литва.
"Литва - страна, которая отличается средней силой ветра, плюс надо учитывать разницу по районам. На взморье ветер сильнее, на юго-востоке – слабее. Средняя скорость ветра в Литве - 3,3 м/с, а на взморье больше 4,5 м/с. Но стоит упомянуть, что скорость ветра измеряют на высоте 10 м, а высота ветроустановок измеряется сотней или двумя сотнями метров, поэтому естественно, что на такой высоте его сила выше", – сказал метеоролог.
По его словам, иногда кажется, что самый сильный ветер бывает в теплое время года, но на самом деле, самый сильный ветер бывает в конце осени или зимой.
"Так кажется потому, что летом бывает временное усиление порывистого ветра, но самым сильным ветер бывает осенью и зимой. Если солнечные электростанции работают летом, то ветряные - в холодное время года", – сказал Валюкас.
Если из-за глобального потепления увеличивается вероятность ливней, то ветер, по словам синоптика, остается одним из самых стабильных явлений.
"Ветер - довольно стабильный элемент и особых перемен тут увидеть нельзя. Если сравнивать десятилетия, можно заметить, что сейчас ветер стал немного слабее, но все же это неявная тенденция", – сказал специалист, заметив, что литовский климат подходит для развития ветряных электростанций.
По словам Улозы, долгое время предполагали, что ветроустановки стоит оборудовать лишь на западе страны, но в последнее время по мере развития установок и роста их эффективности, привлекательными стали и другие территории.
"Скорость ветра на большой высоте увеличивается, поэтому, чем выше ветроустановка, тем больше электричества она произведет. Например, если на высоте 10 м ветер дует со скоростью 5 м/с, то на высоте 100 м - больше 7 м/с. Кажется, разница небольшая, но скорость ветра и энергию связывает кубическая зависимость, поэтому если ветер усилится в 2 раза, количество производимой энергии увеличится в 8 раз. Сейчас проектируют и строят ветроустановки высотой 250 м", – сказал глава E energija.
***
До сих пор именно ветряная энергетика составляла самую большую часть всей возобновляющейся энергетики в Литве (остальную часть производят ГЭС, солнечные электростанции, биогазовые установки и когенерационные установки на твердом топливе). В Литовской стратегии энергетической независимости прописаны амбициозные задачи – до 2030 г. сделать так, чтобы возобновляемые источники производили 45% всей потребляемой электроэнергии, а до 2050 г. – 100%, т.е., чтобы они производили всю потребляемую в стране электроэнергию. Без развития ветроэнергетики достичь этого невозможно. В ближайшие 10 лет планируется развитие ветроэнергетики как на суше, так и в Балтийском море.