ВЕТРОЭНЕРГЕ́ТИКА

ВЕТРОЭНЕРГЕ́ТИКА, об­ласть нау­ки и тех­ни­ки, раз­ра­ба­ты­ваю­щая тео­ре­тич. ос­но­вы, ме­то­ды и сред­ст­ва ис­поль­зо­ва­ния энер­гии вет­ра. Осн. раз­де­лы В.: вет­ро­тех­ни­ка – раз­ра­бот­ка и про­ек­ти­ро­ва­ние тех­нич. средств (вет­ро­аг­ре­га­тов и ус­та­но­вок), вет­ро­ис­поль­зо­ва­ние – тео­ре­тич. и прак­тич. во­про­сы оп­ти­маль­но­го ис­поль­зо­ва­ния энер­гии вет­ра, тех­ни­ко-эко­но­мич. ра­цио­на­ли­за­ция экс­плуа­та­ции ус­та­но­вок.

Ве­тер – один из ви­дов во­зоб­нов­ляе­мых ис­точ­ни­ков энер­гии (об­щий энер­ге­тич. по­тен­ци­ал 2,66·10¹⁶ кВт·ч). Струк­ту­ра вет­ра пе­ре­мен­чи­ва, но опи­сы­ва­ет­ся чёт­ки­ми ма­те­ма­тич. за­ко­на­ми для ка­ж­до­го отд. уча­ст­ка зем­ли. Вы­бор ме­сто­рас­по­ло­же­ния для бес­пе­ре­бой­ной и оп­ти­маль­ной ра­бо­ты вет­ро­энер­ге­ти­че­ской ус­та­нов­ки (ВЭУ) оп­ре­де­ля­ет­ся сле­дую­щи­ми па­ра­мет­ра­ми: сред­не­го­до­вой ско­ро­стью вет­ра (в со­от­вет­ст­вии с дан­ны­ми вет­ро­энер­ге­тич. ка­да­ст­ра), клас­сом от­кры­то­сти ме­ст­но­сти, от­сут­ст­ви­ем вы­со­ких пре­пят­ст­вий с под­вет­рен­ной сто­ро­ны, на­ли­чи­ем вод­ных про­странств (вбли­зи рек по­ток вет­ра на­прав­лен вдоль рус­ла, а близ озёр и мо­рей – пер­пен­ди­ку­ляр­но бе­ре­го­вой ли­нии). При сред­не­го­до­вой ско­ро­сти вет­ра 5 м/с го­до­вая вы­ра­бот­ка элек­тро­энер­гии на 1 км² пло­ща­ди со­став­ля­ет до 1 ГВт·ч. В об­лас­тях, где сред­не­го­до­вая ско­рость вет­ра 3,5–4 м/с, оп­ти­маль­ны не­боль­шие вет­ро­элек­три­че­ские стан­ции (ВЭС), а при 6 м/с и бо­лее – стан­ции боль­шой мощ­но­сти (в Рос­сии эти зо­ны рас­по­ло­же­ны в осн. на Край­нем Се­ве­ре, вдоль бе­ре­гов Ле­до­ви­то­го ок., где по­треб­но­сти в энер­гии ми­ни­маль­ны).

Многолопастное ветряное колесо.

Пер­вые про­стей­шие вет­ро­дви­га­те­ли при­ме­ня­ли в глу­бо­кой древ­но­сти в Егип­те и Ки­тае. В Егип­те, близ г. Алек­сан­д­рия, со­хра­ни­лись ос­тат­ки ка­мен­ных вет­ря­ных мель­ниц (ВМ) ба­ра­бан­но­го ти­па, по­стро­ен­ных ещё в 2–1 вв. до н. э. В 7 в. н. э. в Пер­сии при­ме­ня­лись ВМ с вер­ти­каль­ной осью вра­ще­ния (кон­ст­рук­ция, по­втор­но изо­бре­тён­ная уже в 19 в.). На Ру­си и в Ев­ро­пе ВМ поя­ви­лись в 8–9 вв. В Гол­лан­дии ВМ слу­жи­ли не толь­ко для раз­мо­ла зер­на, но и для от­ка­чи­ва­ния во­ды из об­ва­ло­ван­ных по­ни­же­ний – поль­де­ров, что да­ва­ло воз­мож­ность для за­ня­тия зем­ле­де­ли­ем. В 1850-х гг. в США изо­бре­тён но­вый тип ВМ – мно­го­ло­па­ст­ный вет­ряк, по­лу­чив­ший позд­нее ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние. В 1930-х гг. в США су­ще­ст­во­ва­ло ок. 6 млн. мно­го­ло­па­ст­ных ВЭУ. В Рос­сии уже в кон. 19 в. в му­ко­моль­ном про­из-ве ис­поль­зо­ва­лось св. 200 тыс. ВМ, пе­ре­ма­лы­ваю­щих до ²/₃ объ­ё­ма то­вар­но­го зер­на стра­ны (до 34 млн. т). Су­ще­ст­вен­ный тол­чок раз­ви­тию В. в Рос­сии да­ла раз­ра­бот­ка Н. Е. Жу­ков­ским тео­ре­тич. ос­нов вет­ро­дви­га­те­ля (1920-е гг.). К раз­ра­бот­кам при­вле­ка­лись ЦАГИ, Все­со­юз­ный ин-т элек­трифи­ка­ции с. х-ва (ВИЭСХ), Центр. вет­ро­энер­ге­тич. ин-т (ЦВЭИ), НПО «ВЕТРОЭН» и др. В 1930–60-х гг. СССР ста­но­вит­ся ми­ро­вым ли­де­ром В., од­ним из круп­ней­ших про­из­во­ди­те­лей ВЭУ с сум­мар­ной ус­та­нов­лен­ной мощ­но­стью бо­лее 100 МВт (кон. 1950-х гг.). Наи­бо­лее круп­ны­ми се­рия­ми вы­пус­ка­лись ти­хо­ход­ные во­до­подъ­ём­ные аг­рега­ты ти­па ВД-5–ВД-8 мощ­но­стью 1,8–4 кВт, бы­ст­ро­ход­ные ВЭС Д-12 (12,75 кВт) и Д-18 (30 кВт). В 1958 в рай­оне г. Ак­мо­линск вве­де­на в экс­плуа­та­цию пер­вая в ми­ре мно­го­агре­гат­ная ВЭС-400 (на ба­зе 12 аг­ре­га­тов Д-18), по­зво­лив­шая по­лу­чить цен­ный опыт ор­га­ни­за­ции со­вме­ст­ной ра­бо­ты не­сколь­ких ВЭУ. Од­на­ко даль­ней­шее раз­ви­тие В. бы­ло прак­ти­че­ски ос­та­нов­ле­но из-за кур­са на соз­да­ние Еди­ной энер­ге­тич. сис­те­мы стра­ны на ба­зе мощ­ных гид­ро- и атом­ных элек­тро­стан­ций, взя­то­го СССР в кон. 1960-х гг.

В Рос­сии ин­те­рес к В. воз­ро­дил­ся лишь в нач. 1990-х гг. К наи­бо­лее зна­чи­мым раз­ра­бот­кам от­но­сят­ся ус­та­нов­ки АВЭ-250 мощ­но­стью 200 кВт (НПО «ВЕТРОЭН» совм. с НПО «Юж­ное», Ук­раи­на) и ВЭУ Р-1000 мощ­но­стью 1000 кВт (МКБ «Ра­ду­га»). На ба­зе 6 ус­та­но­вок АВЭ-250 по­строе­на Вор­ку­тин­ская ВЭС (1993). ВЭУ Р-1000 ус­та­нов­ле­на в ка­че­ст­ве пер­во­го аг­ре­га­та Кал­мыц­кой ВЭС близ г. Эли­ста в 1994. В ре­жи­ме опыт­ной экс­плуа­та­ции на Чу­кот­ском п-ове на­хо­дит­ся Ана­дыр­ская ВЭС мощ­но­стью 2,5 МВт из 10 мо­дер­ни­зи­ров. АВЭ-250М. Кро­ме то­го, соз­да­ны и ра­бо­та­ют та­кие стан­ции, как Ку­ли­ков­ская ВЭС (мощ­ность 5,1 МВт), ВЭС на о. Бе­рин­га (0,5 МВт), Башк. ВЭС (2,2 МВт), Са­ра­тов­ская ВЭС (0,3 МВт). Сум­мар­ная ус­та­нов­лен­ная мощ­ность ВЭУ, под­клю­чён­ных к элек­трич. се­тям Рос­сии, со­став­ля­ет (2005) до 10 МВт.

Ветроэнергетический комплекс.

В раз­ви­тии ми­ро­вой В. ре­шаю­щую роль сыг­рал энер­ге­тич. кри­зис 1973–74, по­сле ко­то­ро­го ин­ду­ст­ри­аль­но раз­ви­тые стра­ны ак­ти­ви­зи­ро­ва­ли ис­сле­до­ва­тель­ские и кон­ст­рук­тор­ские раз­ра­бот­ки, что при­ве­ло к ор­га­ни­за­ции в 1980-х гг. круп­но­го се­рий­но­го про­из-ва вет­ро­энер­ге­тич. тех­ни­ки. По оцен­кам раз­лич­ных эк­спер­тов, пер­спек­тив­ный вет­ро­энер­ге­тич. по­тен­ци­ал Зем­ли ра­вен 1200 ТВт, од­на­ко воз­мож­но­сти ис­поль­зо­ва­ния это­го ви­да энер­гии в разл. её рай­о­нах не­оди­на­ко­вы. К 1985 об­щая мощ­ность ВЭС в ми­ре со­ста­ви­ла 1097 МВт, где на до­лю США при­хо­ди­лось 1039 МВт. К 2003 об­щая ус­та­нов­лен­ная мощ­ность воз­рос­ла до 39 ГВт; при этом на 1-е ме­сто вы­шла Гер­ма­ния с об­щей ус­та­нов­лен­ной мощ­но­стью ВЭУ – 14,6 ГВт, за­тем США – 6,37 ГВт, Ис­па­ния – 6,2 ГВт, Да­ния – 3,11 ГВт, Ин­дия – 2,1 ГВт. В этих го­су­дар­ст­вах В. пре­вра­ти­лась в са­мо­стоя­тель­ную и важ­ную от­расль элек­тро­энер­ге­ти­ки. Стои­мость элек­тро­энер­гии от ВЭС сни­зи­лась до зна­че­ний, со­по­с­та­ви­мых с энер­ги­ей те­п­ло­вых стан­ций. Сред­не­го­до­вой при­рост ус­та­нов­лен­ной мощ­но­сти дос­ти­га­ет 30%. Рос­сия так­же об­ла­да­ет бо­га­ты­ми вет­ро­энер­ге­тич. ре­сур­са­ми. Край­ний Се­вер, Юг Рос­сии и Даль­ний Вос­ток – тер­ри­то­рии, где ис­поль­зо­ва­ние энер­гии вет­ра эко­но­ми­че­ски вы­год­но. Пер­спек­тив­ный по­тен­ци­ал вет­ро­вой энер­гии Рос­сии в це­лом со­став­ля­ет св. 50 000 млрд. кВт· ч/год. Этот по­ка­за­тель бо­лее чем в 60 раз пре­вы­ша­ет об­щее ре­аль­ное эле­к­тро­пот­реб­ле­ние стра­ны, а тех­нич. по­тен­ци­ал со­став­ля­ет при­мер­но 260 млрд. кВт· ч/год, т. е. ок. 30% про­из-ва элект­ро­энер­гии все­ми элек­тро­стан­ция­ми Рос­сии. К 2020 (по дек­ла­ра­ции кон­фе­рен­ции «Ге­не­раль­ный план раз­ви­тия во­зоб­нов­ляе­мых ис­точ­ни­ков энер­гии в Ев­ро­пе», при­ня­той в 1994 в Мад­ри­де) за­пла­ни­ро­ва­но до­ве­сти по­треб­ле­ние элек­тро­энер­гии, вы­ра­ба­ты­вае­мой вет­ром, до 10% от об­ще­го по­треб­ле­ния элек­тро­энер­гии в ми­ре. При этом ис­поль­зо­ван­ным ока­жет­ся по­ряд­ка 1% тех­нич. ре­сур­са вет­ро­вой энер­гии. К 2030 Да­ния и Гер­ма­ния за счёт В. пла­ни­ру­ют от­ка­зать­ся от атом­ных стан­ций (для за­ме­ны од­ной АЭС мощ­но­стью 4·10⁶ кВт по­тре­бу­ет­ся со­ору­дить ок. 4000 ме­га­ватт­ных ВЭС). Эко­ло­гич. ас­пект ис­поль­зо­ва­ния В. см. в ст. Во­зоб­нов­ляе­мые ис­точ­ни­ки энер­гии.