Первая промышленная ветряная турбина была установлена в Дании в 1976 году. В наши дни датское королевство занимает шестое место в мире по мощности эксплуатируемых ветряных электростанций, а датские производители ветрогенераторов производят и устанавливают примерно половину мощностей ветроэнергетики во всем мире.
Об истории и перспективах развития ветроэнергетики Дании рассказывает руководитель программ датского научно-исследовательского центра Risø DTU Флемминг Расмуссен.
– Как в Дании пришли к идее использовать энергию ветра?
– Силу ветра у нас использовали с незапамятных времен – в стране были построены тысячи ветряных мельниц. Однако пионером ветроэнергетики стал инженер-изобретатель Поль Ла Кур – человек, которого называют «датским Эдисоном». Сфера его интересов была практически безграничной – он занимался метеорологией и ставил опыты с водородом, конструировал аккумуляторы, а в 1891 году построил первую в мире ветряную электростанцию для освещения деревенской школы в Аскове. Разработанный Ла Куром электропривод с генератором позволял подключаться к ветряным мельницам и вырабатывать электричество. К концу первой мировой войны подобные установки мощностью до 25 кВт получили широкое распространение в Дании, однако с внедрением угольных электростанций не выдержали конкуренции и перестали использоваться из-за относительно меньшей эффективности.
– Как датская ветроэнергетика развивалась дальше?
– После Второй мировой войны сама идея получения электричества с помощью ветра казалась окончательно заброшенной – однако ситуация изменилась с наступлением в 1973 году мирового нефтяного кризиса. В энергетике произошел массовый переход с нефти на уголь и почти все электричество в Дании производилось с помощью ископаемого топлива. Однако сжигание угля отрицательно влияло на экологию и было принято решение вновь обратиться к ветроэнергетике. Одним из важнейших условий успеха стало создание инфраструктуры для новой отрасли: объединение ветрогенераторов в общую сеть и выработка условий для торговли электричеством, привлечение покупателей: фактически был создан рынок. В то время, как в других странах акцент ставился на экспериментах и научных разработках, в Дании создавались предпосылки для развития ветроэнергетики как индустрии.
– Есть ли у Дании какое-то географическое преимущество в плане развития ветрового электричества?
– Разумеется, есть регионы, где развивать ветроэнергетику весьма прибыльно - и у нас была мотивация заниматься этим. Но сейчас ветроэнергетика стала глобальной отраслью и может применяться где угодно. Разумеется, на планете существуют районы, где ветры не так сильны – в Центральной Африке, например, но это не является принципиальной проблемой. Регионами же, имеющими мощный потенциал для развития являются Калифорния, побережье Красного моря, север Бразилии. И, безусловно, нельзя не вспомнить и о России с ее колоссальными ресурсами ветряной энергии.
– Как подбирают место для установки ветрогенераторов?
– Выбор места, разумеется, определяет наличие ветра. В институте Risø разработана компьютерная программа WasP (Wind Atlas Analysis and Application Program), рассчитывающая ресурс и силу ветра в заданном районе с учетом всех параметров – рельефа местности, леса, построек. Этой программой пользуются тысячи пользователей более чем в 100 странах мира. Ветрогенераторы устанавливают не только на суше, но и в море у побережья - это так называемая оффшорная система. Она предоставляет огромные возможности, к которым мы сейчас лишь начинаем по-настоящему присматриваться. А еще мы вместе с норвежцами разрабатываем концепцию плавучих ветрогенераторов – это позволит перемещать их в морские районы с наиболее мощными потоками ветра.
– Дорогое ли это удовольствие – пользоваться ветрогенератором?
– Производство одного киловатта электричества с помощью ветра стоит в Дании примерно 0,07 евро. Это дороже, чем энергия, производимая угольной электростанцией, но гораздо дешевле энергии солнечных батарей. Все зависит от месторасположения турбины – если оно удачное, то вполне можно конкурировать с обычными электростанциями. Мы работаем над тем, чтобы сделать ветроэнергетику более дешевой и конкурентоспособной - и это реальная задача. Я убежден в том, что в будущем именно ветер станет самым дешевым источником энергии. Что же касается стоимости обслуживания – то развитие ветроэнергетики идет так быстро, что новые, все более мощные модели генераторов появляются примерно каждые пять лет. И обслуживание ветряных турбин схоже с техническим сервисом автомобиля – если раньше масло меняли через каждые 3 тысячи километров пробега, то теперь уже через 15-25 тысяч километров.
– Какие недостатки присущи ветрогенераторам?
– А их, собственно, нет. Раньше ветряки строили вблизи хозяйств и жители жаловались на шум лопастей, но сейчас генераторы устанавливают не ближе 500 метров от жилых строений. Мы работаем над уменьшением механических и аэродинамических шумов – хотя последнего, конечно, избежать полностью невозможно.
– Любопытно - почему у ветряных турбин, как правило, три лопасти?
– В идеале необходимо иметь как можно больше лопастей – но вращающиеся крылья турбины создают зону пониженного давления, а в случае с тремя лопастями такого не происходит. Кроме того, это наиболее оптимальный вариант не только с точки зрения аэродинамики, но и просто потому, что так дешевле. Существуют еще и ветряки с вертикальной осью. На заре ветроэнергетики такой тип генераторов производился в Дании, США и Канаде, однако выяснилось, что они не способны конкурировать с обычными пропеллерами – по крайней мере, на сегодняшний день.
– Следует ли ожидать в ближайшее время революционных перемен в ветроэнергетике?
– Основная проблема ветряков в том, что они вырабатывают энергию лишь тогда, когда есть ветер. Поэтому, как правило, простои компенсируют, соединяя ветрогенераторный парк с гидро- или тепловой электростанцией. Вопрос упирается в возможность аккумулирования электроэнергии - и тут очень важную роль может сыграть топливо будущего - водород, производящийся электролизом воды. Революционный прорыв в разработке автомобилей на водородном топливе ожидается в течение ближайших лет - и это было бы замечательно! Ведь тогда автомобили можно было бы заправлять, подсоединив их на ночь к ветрогенераторам. Сегодня в Дании ветряные турбины вырабатывают более 20% всей электроэнергии, а в будущем их долю планируется довести до 50%. При этом границ развития в принципе нет. Мы можем полностью обеспечить Данию электричеством с помощью ветрогенераторов, разместив их на площади в 1000 кв. км - например, в Северном море. Проблема, повторюсь, в накоплении и распределении выработанной энергии, что же до самих ветряных ресурсов – то они практически неисчерпаемы.