Egyes országokban a szélturbinák már felváltották a hagyományosabb energiaforrásokat. Mire várunk?
Szélturbinák Oroszországban
A szélmalmok a világ minden táján több villamos energiát termelnek, mint Oroszország teljes energiaipara - és olyan áron, amellyel a termelés már elérte a hőerőművek szintjét. És annak ellenére, hogy tíz évvel ezelőtt az orosz villamosmérnökök és tisztviselők kimerítették fejlesztésük lehetőségeit, és maguk a szélerőművek is túl drágák. Most minden felfordult: az orosz állami vállalat tízmilliárdokat fektet be, hogy utolérje a nyugatot a szélturbinák területén. Miért nem váltak valóra az orosz szakértők korábbi előrejelzései, amelyeket nem vettünk figyelembe? És vannak-e kilátások a Rosatom pénzpazarlási kísérleteire?
A történelem szele
Amikor az emberek először gondoltak a szél használatára, a kérdés nehéz. Közvetett bizonyítékok vannak arra, hogy a Homo erectus vagy a neandervölgyiek hajózhattak volna. A Kréta és a szárazföld közötti szorosság legyőzésének modern kísérletei - és 130 ezer évvel ezelőtt hirtelen kőeszközök jelentek meg ezen a szigeten - azt mutatták, hogy irreális ezt tenni az evezőkön - az áramlat ebben a szorosban túl erős. A vitorlák használatát pontosan megerősítő kőfaragványok több ezer évesek.
Promóciós videó:
Az első mechanikus gépeket, amelyeket a szél ereje hajtott, az alexandriai Heron találta ki, Kr. E. 1. században (ő hozta létre az üzemanyag égése közben forgó turbina első mintáját is). Igaz, szélmalma nem gyakorlati, hanem szórakoztató problémát oldott meg. Ez egyfajta hangszer volt, amely a kerek forgó szél általi forgatásával hatott.
Kr. U. 400 körül az indiai buddhista templomokban függőleges forgástengellyel rendelkező szélmalmok - ima gépek. Könnyű észrevenni kardinális különbségüket Heron sémájától - a szélmalom buddhista változata "az oldalára van fektetve".
A szélgépek gyakorlati alkalmazását a 9. században találták meg Iránban (Abu Ishaq al-Istakhri leírása). Nekik azonban semmi közük nem volt azokhoz, amelyeket megszoktunk. Ezek tornyok voltak, amelyek kerülete körül szövetburkolatú hálós szerkezetek voltak. A szél forgatta őket, és egy speciális mechanizmus átalakította a függőleges tengely forgását malomkövek mozgásává vagy vízemelő eszköz működésévé.
Iránból az újdonság elérte Indiát és Kínát, de nem Európát, amely akkoriban nagyon kevés technikai újítást kölcsönzött.
1185-ben Yorkshire-ben (Anglia) megemlítették az első szélmalmot, és ez az első nyugati szélmalom már a megszokott típusú volt - vízszintes forgástengellyel, amelyre függőlegesen forgó lapátok vannak felszerelve. Mint láthatjuk, már a 12. századtól kezdve a szélturbinák nyugati és keleti megközelítése ellentétes volt.
A keleti rendszer előnyei a nyugatival szemben nyilvánvalóak. A függőleges tengelyű szélturbina a szél irányától függetlenül működik, így a kínaiak és az irániak felügyelet nélkül hagyhatják, és fontosabb dolgokat tehetnek. Ezenkívül a keleti változatban, azonos teljesítmény mellett, a szerkezet szélessége sokkal nagyobb, ezért gyenge szél esetén is elkezd dolgozni.
Másrészt a vízszintes tengelyű nyugati szélturbinának megvannak a maga erősségei. Igen, "szélirányban kell tartani", de lapátjait mindig csak az egyik oldalról érinti a szél, ami növeli az energiatermelésüket. A keleti minden fordulatnál megtapasztal egy pillanatot, amikor a pengék megfordulnak, és a szél a másik oldalról "elüti" őket. Elegendő tehetetlenség van ahhoz, hogy a szerkezet tovább forogjon, de az árboc erőteljesen remeg, és a forgási energia egy része a "becsapódás" ellensúlyozására szolgál. Ezen változó terhelések miatt az árbocot vagy a tornyot erősebbé és masszívabbá kell tenni. Az eredmények nyilvánvalóak: a nyugati szélturbina nehezebben üzemeltethető, de hatékonyabb és olcsóbb.
A szélmalmok Európában a gőzgépekig és az áramig terjedtek. Szinte nem igényeltek személyzetet, elektromos vezetékeket (ami vidéki területeken fontos), és kevésbé zajosak voltak. Nos, a szélmalom azon változata, amely vizet emel a kútból, még mindig rendkívül népszerű a harmadik világban, ahol az elektromosság még mindig nem érintett több mint egymilliárd embert.
Nagyon korán próbáltak barátkozni a széllel és az elektromossággal. Az első villamos energiát előállító szélturbinát Dániában 1890-ben építették. Nyugaton méreteik a 20. század elején elérték a 25 métert, a penge fesztávolsága pedig 23 méter volt. Jaj, mindent tönkretett a változékony szél problémája. Áramra akkor is szükség volt, amikor nem fújt, és a dízelgenerátorok és az elektromos vezetékek meglehetősen olcsók voltak. A szélmalmokat tehát távoli mezőkre tolták, ahol öntözés céljából dolgoztak. De csak egy darabig!
A változás szele a Szovjetunióban
Amikor a nyugati világ az elektrifikáció miatt elkezdett megszabadulni a szélturbináktól, hazánk teljesen más utat választott - "széllel". A hőerőművek hiányának ellensúlyozására a Központi Aerohidrodinamikai Intézet az 1920-as években kis szélturbinák sorozatát hozta létre, legfeljebb 30 kilowatt teljesítményig, hidraulikus akkumulátorral ellátva őket. A szélerőművek generációjának feleslegével az árboc magasságába emelte a vizet, és amikor nem volt szél, visszavezette a vizet, és megfordította a vízturbinát, amely áramot adott. Burjatiában és más helyeken villanyvezetékek nélkül használták őket. A rendszer egyébként rendkívül ésszerű - ebben az évben egy teljes erőmű épült Németországban ugyanazon koncepció szerint, csak sokkal erősebb.
A Szovjetunióban a szibériai olaj- és gázmezők felfedezése előtt stratégiai okokból aktívan fejlesztették az alternatív energiaforrásokat. A szovjet olaj 90 százaléka a Kaukázusban termelődött, és nyilvánvaló volt, hogy bármely háborúban az ellenség megpróbál ott lecsapni. Ezt tervezte 1940-ben a francia repülés. Csak a harmadik köztársaság Hitler általi megsemmisítése akadályozta meg ezt. Hitler maga is ezt akarta, de ez sem sikerült. Maguk védelme érdekében a szovjet kormány különféle alternatívákat ösztönzött - másfélig fatüzelésű gázgenerátorokon át … lendkerékkel tárolt szélturbinákig.
Igen, éppen ilyen csoda indult el Kurszkban 1931-ben. A mindössze 35 kilowatt teljesítményű "tárolókoronggal" (a tonna egyharmada) forgott egy tartályban, amelyből levegőt ürítettek a súrlódás csökkentése érdekében. A feltaláló, Ufimcev szélerőműve megvilágította házát és táplálta a műhelyt akkor is, ha nem volt szél. 1936-ban azonban meghalt, azóta az állomást (jelenleg is áll) soha nem indították el.
A szovjet szélturbinák azonban tárolóeszközök nélkül is a vezetők között voltak. 1931-ben Balaklava közelében megépült a világ legerősebb szélgenerátora 100 kilowatt (lapátfesztávolság - 30 méter). Érdekes, hogy a németek, akik manapság élen járnak a szélenergia fejlesztésében, meglehetősen durván bántak a szélerőművekkel. 1941-ben lövésük miatt a bolygó legnagyobb szélmalma nem működött. Talán irigységről volt szó - saját szélturbináik akkor legfeljebb 70 kilowattot adtak, és sokkal kevesebbet. 1950-1955-ben a Szovjetunió évente 9000 szélturbinát gyártott - akár több száz kilowatt teljesítményig. Nos, hogyan lehetne másképp ellátni a szűz földeket és északokat energiával a dízelgenerátorok előtt?
A függetlenség szele
A szovjet szélenergiát az olcsó folyékony üzemanyagok háború utáni fellendülése ölte meg, míg a nyugati energiát az 1970-es évek olajválsága élesztette fel. Aztán ott érlelődött az energiafüggetlenség gondolata a keleti ellátó népek ideges és monopóliumi összeesküvésre hajlamos szélenergia kárára.
Első pillantásra egyértelmű regresszióval állunk szemben. Miért váltsunk a stabil energiaforrásokról azokra, amelyek szó szerint a szellőtől függenek? Sőt, néhány évvel ezelőtt az orosz tisztviselők elmondták, hogy Európában a szélturbinák drága energiát termelnek. Próbáljuk meg kitalálni.
A mai vízszintes tengelyű szélmalom tulajdonképpen nem annyira függ a szélsebesség legkisebb ingadozásaitól is. A Vestas V164 220 méter magas (másfél Cheops-piramis) és 164 méteres pengével (több mint 50 emeletes épület). Üvegszálas pengék össztömege 100 tonna. Valójában egy ilyen kialakításnak saját tárolólemeze van, csak tömege 300-szor nagyobb, mint Ufimcevé.
Ugyanakkor várható a szélturbinák magasságának és lapátjainak fesztávolságának további növekedése, ami azt jelenti, hogy a kisebb megállások még kevésbé fenyegetik őket. Úgy gondolják, hogy van értelme legalább 300-400 méteres magasságig és legfeljebb 300 méteres fesztávolságig növelni a méreteket.
A Siemens Enercon E-126-mal kezdve már létezik módszer ilyen kolosszális pengék létrehozására - két szakaszból állnak, amelyeket egymásba illesztenek. Számos gyártó azt tervezi, hogy akár háromra is növeli számát.
Ugyanazon Vestas V164 teljesítménye már meghaladta a 9 megawattot, és a lapátok fesztávolságának megduplázódása a szélturbina teljesítményét 40 megawattra növeli. Ennél is fontosabb, hogy minden száz méteres magasság mellett az átlagos éves szélsebesség jelentősen megnő. Az igazán nagy szerkezeteknél van értelme szélerőműparkokat építeni olyan erdős területeken is, ahol a szél sebessége általában meglehetősen alacsony a talaj közelében.
A szélturbinák méretének folyamatos növekedése miatt az energia költsége folyamatosan csökken. Maga ítélje meg: az emberek tudják, hogyan lehet olcsón építeni akár 828 méteres épületeket is, és magasságuk növekedésével a költségek lineárisan növekednek. De a szélmalom teljesítménye a magasság minden kétszeresével már négyzetre nő. A méretgazdaságosság nagyon észrevehető a szélenergiában.
Valójában még öt évvel ezelőtt, 2012-ben a nyugati szélturbinák kilowattóránként több mint 10 centet termeltek. Azonban ma ez a szám, amint azt az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma megjegyezte, kilowattóránként 4-5 centre csökkent. Még az új tengeri szélturbinák is, amelyek általában drágábbak, mint a szárazföldi szélturbinák, 6-7 cent / kilowatt-óra energiát szolgáltatnak, és ez az ár még gyorsabban csökken, mint a szárazföldön. Ennek oka, hogy a tengeren legalább 200 méter hosszú pengéket hordozhat, mivel a tengeri "utakon" sok hely van, és nincs tolongás.
Oké, mondod. De mi van a nyugalmi időszakokkal, amikor hetekig nincs erős szél? Nos, ezért építenek tengeri szélturbinákat Európában. A tenger felett vannak "átjárók", ahol gyakorlatilag nincs nyugalom. Az európaiak szerencsére közel vannak hozzájuk és gyakran sekély vízben vannak. Például az egész Északi-tenger meglehetősen sekély, csakúgy, mint az Egyesült Államok keleti partjainál lévő vizek nagy része. Ezenkívül a világ első lebegő, tíz megawattos szélerőművet állították üzembe az idén. Szélmalmai lehorgonyzottak, munkamélységük akár 800 méter is lehet. Az ilyen mélységű tengerek teljes területe olyan, hogy belőlük sokszoros energiát lehet biztosítani az egész világ számára. A nagyfeszültségű egyenáramú távvezetékek veszteségei mára 3 százalék / ezer kilométer alá csökkentek - vagyis a "tengeri" szélenergia még a szárazföldre is eljut.
Ugyanakkor a szélerőművek fenntarthatóságát nem szabad idealizálni. Igen, egész évben energiát tudnak biztosítani, télen pedig ugyanazok a tengeri szélmalmok adnak több energiát, mint nyáron - a téli viharok segítenek. Ugyanakkor a reggeli és esti fogyasztási csúcsokkal sem tudnak megbirkózni - a szél 19: 00-kor és 03: 00-kor nagyjából ugyanúgy fúj. Ezért nyugaton úgy gondolják, hogy a teljes éves termelés több százalékát továbbra is a „csúcs” gázerőművek biztosítják. Ugyanakkor sokkal kevesebb üzemanyagot fogyasztanak, mint manapság, amikor a tengeri szélturbinák tömbje még nem épült meg. De érdemes felidézni, hogy erre aligha kell sokáig várni.
Ma a szélenergia évente több mint billió kilowattórát termel - többet, mint Oroszország teljes energiaszektora. És ha hazánkban 1990 óta nem nőtt az áramtermelés (megközelítőleg azonos volumenű ipari termelés miatt), akkor ez nem mondható el a szélturbinákról. Alig 10 évvel ezelőtt még a jelenlegi kibocsátás tizedét sem adták meg. Magabiztosan kijelenthetjük, hogy tíz év múlva a bolygó WEC-i sokkal többet adnak, mint most. Sőt, a legtöbb szélturbinát jelenleg Kína építi, és ott tudják, hogyan lehet valóban tömegtermelést telepíteni.
elszállt a széllel
Oroszország az emberiség szélenergia felé vezető útjának legváratlanabb piruettjével büszkélkedhet. Amikor a WPP-k Nyugaton népszerűtlenek voltak, hazánkban egyre nagyobb számban voltak. Amikor elkezdték őket aktívan fejleszteni a világon, az energiaipar szakértői tömegek jelentek meg az országban, akik rámutattak: "Vége a szélturbinák helyének Európában". Igaz, mióta elkezdtük ezt mondani, a szélerőművek kapacitása az európaiak körében tízszeresére nőtt, és tovább növekszik. Nyilvánvaló, hogy szakértőink véleményét nem közvetítették velük.
Nos, 2016-ban hirtelen megint meggondoltuk magunkat, úgymond visszatértünk a Dorežnev Szovjetunióba. A Rosatom elsőként mondta el súlyos szavát állami szinten. Vjacseszlav Pershukov vezérigazgató-helyettese őszintén megjegyezte: a külföldi új atomerőművek építésére vonatkozó meglévő megrendelések teljesítése után a Rosatom külföldi építési projektek nélkül maradhat, mivel ez a piac gyorsan zsugorodik. Az Oroszországon kívüli nukleáris termelés valóban hanyatlóban van, és nincs kilátás a kiútra.
A fő ok egyszerű: a nyugati építésű atomenergia drága. Az orosz építésű atomerőművek energiája olcsóbb, de még mindig nem annyira, mint az új nyugati szélturbináké. Igen, ellentmondásuk kompenzálásához néhány gáztüzelésű hőerőműre van szükség, de az atomerőművekre is szükségük van. Végül is a reaktor mindig ugyanazt a teljesítményt adja, és az emberek nappal sokkal többet fogyasztanak, mint éjszaka. Egyenlő ár és egyenlő problémák mellett a nyugati vevő, akit mindig a „zöldek” nyomnak ki, soha nem választja az atomtermelést.
Itt Pershukov azt is kijelenti: az új nagy atomerőművek külföldön történő építésének lehetőségei gyakorlatilag kimerültek. „Nem kellene pénzt keresnünk a nukleáris technológiai piacon. Összes. Másként nem működik”- jegyzi meg helyesen.
Természetesen, ha először elhagy egy üzleti tevékenységet egy évtizedig, majd vállalja, amikor a versenytársak már évek óta kidolgozott technológiákkal rendelkeznek, akkor nem szabad azonnal a vezetői pozíciókra számítani. Ezért a Rosatom az I. Péter által már legyőzött utat követte, és egy újat (jobban mondva egy régit, hazánkban elfeledetten) kezdett el tanulni a hollandoktól. Egy leányvállalaton keresztül partnerséget kötött a Lagerwey-vel. Az állami vállalat 2020-ig 26 kicsi, 610 megawattos szélerőmű építését tervezi - 2018-ban kezdődik az Uljanovszk régióban. Igen, ez kevesebb, mint az éves globális ráfordítás százada, de a Rosatom ezekből a morzsákból tanul. Emellett 2020-ban a tervek szerint 65 százalékkal lokalizálják a szélturbinák gyártását Oroszországban.
Később nehezebb lesz, amikor nagy léptékben kell elindulnia. Lehetetlen, hogy csak száz megawatt / év teljes kapacitású szélturbinákat állítsanak elő nyereséggel. Ez egy nagy üzlet, nem lesz alacsony ár tömegtermelés nélkül. Ezért meg kell bővíteni mind a szélerőművek építését hazánkban, mind a világpiacra való belépést. Itt azonban nagyon nehéz lesz versenyezni.
Az olyan óriások, mint a Vestas, évtizedekig tökéletesítették technológiáikat és teljesen egyedi létesítményeket építettek. Például egy több tíz tonnás titán lapátok gyártására szolgáló üzem, amely kifejezetten a szigeten található annak érdekében, hogy megkönnyítse az ilyen nehéz rakomány szárazföldi utakra történő exportját. A Rosatom hova építi ezt, és képes lesz-e lépést tartani a folyamatosan javuló szélturbinák piacával, nem könnyű kérdés.
A Rosatom képviselője, Andrej Ivanov a KP-nek adott kommentben megjegyezte, hogy a NovaWind, a Rosatom részleg, amely az "új energia" projektjeiért felel, megállapodott abban, hogy közös vállalkozást hoz létre a Lagerwey-vel - a Red Wind BV-vel., pontosabban - Volgodonszkban, a Rosatom meglévő létesítményei közelében. 2,5 és 4,5 megawattos szélturbinákat építenek hazánkban. Összességében a Vörös Szél 208-ig 388 ilyen szélturbinát szállít, amelyek közül az első 60-at csak Oroszországban állítják össze - Lagerwey alkatrészekből -, és csak akkor lesznek ilyen lenyűgöző méretű „helyi” szélturbinák.
Az atomerőművel sokkal könnyebb volt neki. Végül is nemcsak a Szovjetunióban jöttek létre, de hazánkban sem álltak le az építkezéssel és a fejlődéssel. Elsőnek lenni abban, amiben úttörő vagy, sokkal könnyebb, mint ahol tanulni kell másoktól. Reméljük, hogy az állami óriás sikeres lesz, főleg, hogy jó mérnöki személyzettel rendelkezik.
A jövő szele
Valljuk be: a szélturbinák nem valószínű, hogy az elkövetkező évtizedekben az emberiség fő energiaforrásává válnának. Igen, Dániában már ők szállítják a villamos energia nagy részét, az USA-ban pedig többet, mint a vízierőművek. De azokban az országokban, ahol még mindig sok tiszta nap van, a napenergia most sokkal gyorsabban fejlődik, mint a szél. A segítségével nyert villamos energia ára még gyorsabban csökken, mint a szélerőművek ára. Már a 2020-as évek elején megelőzi a termelésben lévő szélturbinákat, és a szén- és szénhidrogénenergiát elpusztító fő koszává válik.
De az északi területekkel rendelkező országok esetében a szél más szerepet játszhat - a fő generátor. Nem valószínű, hogy ez Oroszországban megtörténik, és nem csak azért, mert Szamarától délre sok a napsütés. Ennél is fontosabb: nem hagyhatunk sem nukleáris, sem gázenergiát a számukra kiépített hatalmas infrastruktúra miatt. Mindazonáltal 2030-ra a szélturbinák - mint Németországban vagy Nagy-Britanniában - gyakran elemeivé válnak az orosz tájakon.