Ветрогенераторы, проблемы использования

Сегодня мы находимся в Австрии, а значит самое время поговорить о ветроэнергетике.

Во-первых, многих людей это интересует, во-вторых, въезжая в Австрию со стороны ее равнинной части, например из Чехии, вы не проедете мимо огромных ветропарков. Сотни генераторов будут встречаться вам на пути. И вы наверняка сделаете вывод о том, что использование ветра для получения электроэнергии весьма перспективное и прибыльное занятие. Однако при движении на запад количество ветряков начинает уменьшаться и в какой-то момент они исчезают вовсе. Ни в Зальцбургер Ланд, ни в Тироле, ни в Фор Альберге вы не увидите ни одной установки. И тогда вы наверняка сделаете другой вывод – использование ветрогенераторов бывает оправдано, а бывает нет. Потому что в противном случае мачтами с ветряками была бы утыкана вся страна. Вот сейчас мы и поговорим о том, когда, где, при каких условиях ветрогенератор использовать надо, а когда без него можно обойтись. Рассуждать мы будем на примере Австрии, а потом поговорим о наших условиях, когда в нашей стране ветрогенератор необходим, а когда не нужен. Рассуждения эти будут полезны прежде всего тем людям, которые предполагают, что, поставив себе ветряк они смогут, обеспечить себя электроэнергией и таким образом обрести независимость от электросетей. К сожалению, нам придется разрушить эти мечты

Итак, ветрогенератор в большинстве случаев - это вложение средств. Когда вложения выгодны? Ответ очевиден, когда окупаются, а окупаются они когда прибыль в процентах к вложенным деньгам получается больше чем ставка рефинансирования. Но это сложно и это для больших экономических структур. Для нас с вами прибыль от вложений должна быть больше, чем мы можем получить, просто положив деньги в банк, плюс еще что-то сверху, что будет вознаграждать наши усилия по внедрению. Потому, что если прибыль будет равна банковскому проценту или только не намного выше, возникает вопрос зачем возиться со всеми этими ветряками. Все это называется экономическая эффективность. Выражается она отношением стоимости полученной от работы агрегата энергии, к его собственной стоимости, стоимости его монтажа, и величине эксплуатационных расходов. Если в приемлемый срок удастся добиться этого отношения больше чем единица, то есть когда числитель станет больше знаменателя, агрегат применять выгодно, нет – он не нужен.

                                        Стоимость выработанной ветряком энергии

Эк эффективность=----------------------------------------------------------------------

                                           Ст оборуд+ Ст монтажа+ Ст эксплуатации

Чем быстрее растет числитель этой дроби, тем быстрее мы окупим наши вложения. Что влияет на величину числителя – главное это скорость ветра. На равнинах скорость выше чем в местности, окруженной горами. Второе – стоимость энергии, получаемой традиционными способами - если стоимость киловатт часа 30 центов, то наши затраты окупятся в три раза быстрее, чем, когда киловатт будет стоить 10 центов. Где электричество дорого, использовать энергию ветра выгоднее. И неисчисляемый внеэкономический показатель – необходимость обеспечения энергобезопасности, или энергонезависимости. В стране, не добывающей ископаемое топливо ветроэнергетика скорее всего развиваться будет, именно это мы и наблюдаем сейчас в развитых европейских странах. Норвегию в этой связи надо рассматривать как отдельный феномен, несмотря на то что эта страна добывает нефть, здесь велика средняя скорость ветра около 7м/с потому и ветропарки здесь большие. Для анализа Норвегию удобно сравнить с Финляндией страны соседи, очень схожие по климату, но экономические условия разные. И добычей нефти Финляндия не занимается, и скорость ветра в два с лишним раза меньше, около 3 м/с. Поэтому и ветропарки представлены всего двумя десятками ветряков. Но надо учитывать что в Финляндии, обладающей значительными водными ресурсами хорошо развита гидроэнергетика, и очень велика доля атомной энергии около 30% потому они и обходятся без ветропарков.

Знаменатель нашей дроби тоже зависим от нескольких факторов. Стоимость оборудования ни как на него не влияет она одинакова для всех стран и любых частей одной страны. А вот стоимость монтажа и эксплуатационных расходов может быть разная. Одно дело смонтировать оборудование на равнине, другое на склоне горы, стоимость участка земли на равнине много меньше чем стоимость пригодной площадки земли в горах. Прокладка коммуникаций на равнине и в горах тоже сильно отличаются по стоимости. И внеэкономический фактор, он здесь тоже имеется – участие в проекте владельца земли. Отсутствие желания у собственника земельного участка иметь на своей земле мачту ветрогенератора – серьезное препятствие для установки. В горах земля чаще всего принадлежит мелким собственникам, которым мощный ветряк не нужен, а делить прибыль от этого агрегата с кем-то, чаще всего невозможно по причине ее отсутствия.

Вот поэтому мы и не видим ветряков по всей Австрии. Страна вроде бы и одна, а условия разные.

Ну а теперь перейдем к нашим реалиям. Почему голосов в пользу применения ветряков раздается много, но самих ветряков мы нигде не видим, разве только в огородах у немногих любителей экзотики. Здесь все просто – голоса раздаются от неверных представлений о возможностях ветрогенератора, а не видим мы их от того, что на практике получить хоть какую-то экономическую выгоду от использования даровой энергии ветра невозможно пока еще. И много говорят о ветрогенераторах те, кто не брался за карандаш с целью посчитать плюсы минусы этих машин. Кто всерьез задумывается об установке ветрогенератора, оставляет эту мысль после пары тройки несложных арифметических вычислений

До сих пор стоимость ветрогенераторов несопоставима со стоимостью получаемой при их помощи энергии. Я разговаривал со специалистом, который занимается проблемами ветроэнергетики. Он считает, что у нас уже наступил момент для внедрения ветрогенераторов в промышленных масштабах. Это его работа по-другому он считать не может. Отправной точкой начала внедрения он полагает достижение равенства в стоимости электроэнергии полученной от использования ветра и добытой путем сжигания угля. Почему угля, потому что больше всего энергии у нас получают на тэс именно угольных. Не буду приводить всех его вычислений они не бесспорны и малопонятны, когда речь идет о промышленных масштабах, налогах, отношениях с собственниками земель, линий электропередач и так далее.

Вот самые интересные выдержки из его расчетов: самая распространенная сейчас турбина мощностью 3,5 МгВт обходится в 3,5млн долларов то есть доллар за ватт. Кроме этого полтора-два миллиона долларов уйдет на проектирование, монтаж установки и инфраструктуру. Иными словами, поставить один ветряк мощностью 3,5 мегаватта обойдется в 5,5 миллионов долларов. Я его спрашиваю сколько уже поставил – ответ такой – планируем. Чего же только планируете, а не ставите? Ищем инвестора. Один ветряк ставить невыгодно не окупится никогда, нужен ветропарк на 50-100 установок общий объем вложений сотни млн долларов. Расчетная окупаемость вложений 10-15 лет. И это очень хороший показатель. Но желающих инвестировать в такой проект все же нет. Большого секрета в отсутствии инвесторов нет, слишком велики затраты, слишком низка рентабельность, только на уровне государственной программы возможно движение в этом направлении, причем и в промышленном масштабе и в индивидуальном. Почему такая низкая рентабельность – возвращаемся к нашей дроби – числитель ее мал -себестоимость энергии, получаемой от сжигания угля у нас невысока, следовательно продать дорого энергию, выработанную нашим ветрогенератором, мы не можем, топливо для выработки элэнергии добываем сами, потребность в альтернативных источниках незначительна. Знаменатель дроби велик - стоимость оборудования одинаковая хоть для нас, хоть для европы и она в наших условиях слишком высока, сами мы турбины ветрогенераторов не производим, следовательно, их надо покупать и при этом зависеть от запчастей и расходников. Знаменатель велик, числитель растет медленно. Дробь не получается больше единицы в течении долгого времени.

Теперь перейдем к тому, что нам ближе – индивидуальный ветрогенератор и представления некоторых мечтателей о том, что установка ветряка позволит владельцу обрести независимость от электросетей. Так вот! В области индивидуальной добычи энергии при помощи ветра ситуация намного печальнее, чем в промышленной. Никакой независимости от электросетей вы не обретете, и никакой прибыли никогда не получите. Только затраты, хлопоты и разочарования. Причин этому несколько:

Первая – недостаточная скорость ветра. У нас в стране очень мало регионов где скорость ветра достигает 5-7ми м/с в среднегодовом исчислении. Причем больше всего регионов где скорость ветра составляет всего 2-3м/с. Что это значит, это значит, что ветрогенератор большую часть времени будет простаивать. Потому что для большинства моделей номинальная скорость ветра составляет 10м/с. При 7ми метрах производительность генератора упадет больше чем на 50%, а при двух метрах не превысит пяти. Это значит, что двухкиловаттный генератор будет выкручивать в час в среднем около 100 ватт.

Кроме этого у ветра есть еще одна неприятная особенность – в приземных воздушных слоях его скорость меньше чем на высоте 20-30 метров, высоте промышленной установки. А это значит, что установив генератор на мачте высотой 7-10 метров вы будете ловить ветер среднегодовая скорость которого меньше чем указана для вашего региона, и она может быть недостаточна для того чтобы вообще прокрутить вал ветрогенератора.

Вторая причина – в отличии от промышленной турбины, имеющей возможность отдавать энергию сразу в сеть, вы будете вынуждены приобретать аккумуляторы для возможности запасать энергию. Напрямую получить энергию от еле вращающегося ветряка вы не сможете. Ее просто не будет хватать даже для работы телевизора или холодильника. А работа энергосберегающих ламп освещения будет зависеть от порывов ветра и даже они не смогут гореть постоянно. Без аккумуляторов вам не обойтись никак. За 15 лет работы установки вы смените три-четыре комплекта аккумуляторов, вдвое увеличив начальные затраты на ветроустановку. и это в лучшем случае, при условии что вам удастся при эксплуатации сохранять глубину разрядки аккумуляторов не более 50%. И не стоит искать дешевые аккумуляторы на каких ни будь китайских сайтах, хорошие аккумуляторы стоят дорого везде. Вы можете покупать дешевые, но затраты ваши не станут меньше, просто вместо четырех комплектов вы замените восемь.

Третья причина – установка ветряка требует немалой площади, причем не только для самой его установки, но и свободной площади вокруг мачты на сотню метров во все стороны чтобы ветер мог добраться до лопастей генератора. Это значит, что ваш генератор должен устанавливаться в степи или на берегу моря, и у вас не должно быть соседей. Ведь даже если одному из соседей в вашем снт или деревне придет на ум вырастить у себя на участке яблоневый сад, а это случится обязательно, все ваши усилия пойдут прахом. Даже в промышленной установке соседние агрегаты в ветропарках располагают уступом, по диагонали, так чтобы они минимально закрывали друг друга от ветра в разных его направлениях. А деревья и дома на участках ваших соседей могут полностью перекрыть ветру дорогу к вашему генератору. И сделать с этим вы не сможете ничего.

Четвертая причина – полная стоимость комплекта. Не стоит ориентироваться на цены, указанные на сайтах продавцами оборудования, в них учтены не все затраты. Когда вы подсчитаете все что забыли указать в стоимости оборудования, цена окажется в два раза больше указанной. Поэтому любую цену для покупки комплекта вы можете смело умножать на два, и прибавить к полученной стоимости еще 50-70% - эксплуатационных расходов, состоящих из технического обслуживания очень не дешевого, производимого на высоте или с демонтажем мачты и замены аккумуляторов. Не рассчитывайте, что ветряк обойдется вам в доллар за ватт. Когда вы подсчитаете все, окажется что ватт мощности генератора обошелся вам в 4-5 долларов.

Пятая причина – она есть следствие первых четырех. Срок окупаемости затрат. Выразить этот срок можно одним словом – никогда.

Для примера возьмем двухкиловаттный генератор в полном комплекте недорого исполнения. цена с мачтой и всем комплектом 190 тыс рублей (данные взяты с одного из общедоступных сайтов). Производительность, указанная продавцом 100-150 кВтЧ/ месяц. Данные представляются завышенными, но возьмем то что предложено. на 100 кВт.ч. в месяц вы сэкономили 500 рублей, при стоимости энергии 5 рублей за кВт.ч. За год экономия составит 6 тыс руб.

190 тысяч вложенных в покупку при возврате 6 тысяч рублей в год вернутся вам через 32 года. И это без эксплуатационных расходов. С учетом того, что срок службы генератора указывается в 15-20 лет, он сломается окончательно еще до того, как выйдет на окупаемость. Двухкиловаттный агрегат будет покрывать только 25-30% потребностей в электроэнергии среднестатистической семьи, расходующей 300-400кВт.ч. в месяц, поскольку коэффициент использования установленной мощности для малых машин составляет в среднем не более 5%. Если вы захотите, чтобы установка покрывала ваши потребности в энергии полностью, вам понадобится 10ти киловаттная машина. Сроки окупаемости с увеличением мощности останутся такими же, поскольку пропорционально возрастет, и стоимость полученной энергии, и первоначальные затраты.

Я уже знаю, что найдутся желающие возразить, мол электричество дорожает все время. Да. за последние десять лет электричество подорожало процентов на 70. Давайте посмотрим во что обойдется сейчас киловатт электроэнергии, полученной от генератора, рассмотренного только что, в перспективе к будущему подорожанию электроэнергии.

Полная стоимость двухкиловаттного генератора с учетом эксплуатационных расходов составит минимум 400 тыс руб срок службы 20 лет. Значит стоимость годового использования 20 тыс руб. настоящая выработка, а не заявленная продавцом составит 900 киловатт часов в год. Коэффициент использования установленной мощности для малых машин не превышает 5% это значит, что в месяц больше75 кВт.ч двухкиловаттный генератор при скорости ветра 3м/с не выкрутит никак. Пусть это будет 1000кВтчасов в год простоты подсчета. Тогда стоимость одного киловатт часа от ветряка составит 20 рублей. Даже если электричество и подорожает на 400%, случится это не завтра и не через пять лет, а значит стоимость электроэнергии от ветряка все равно будет выше. И опять как в примере с тепловым насосом я советую простую вещь, если вам некуда девать деньги - положите ваши 190 тыс рублей в банк под 6%. С 200 тысяч — это будет 12 тысяч рублей – что в два раза больше чем 6 тысяч которые выработает вам генератор. И при этом ваши 200 тысяч останутся вашими. И вы не потратите еще 200 на ремонт и обслуживание ненужного агрегата. Вот и вся экономика.

Можно перейти к выводу –

Ветрогенератор в наших условиях устройство убыточное во всех смыслах. Чтобы его применение было хоть как-то экономически обосновано, стоимость электроэнергии для потребителей должна составлять не менее тридцати рублей за киловатт, а до этого еще очень далеко. Использование ветряка обосновано только при сочетании следующих условий – нет никакой возможности подключиться к сети электроснабжения, доставка топлива в место потребления энергии затруднена или невозможна в разное время года поэтому использование бензо или дизельного генератора исключается, устанавливаться ветряк будет в районе с высокой среднегодовой скоростью ветра не менее 5-6 метров/сек. В этом случае ветрогенератор будет лучшей из всех альтернатив. Но это тот случай, когда нам не до размышлений об экономической выгоде. В этой ситуации нам просто некуда деваться и из всех зол мы выбираем меньшее.

И напоследок информация для тех, кто продолжает верить во всякого рода глупости, вроде бестопливных генераторов и в заговор нефтяных компаний, которые скупают перспективные разработки и препятствуют их продвижению на рынок. Нет никакого заговора, нет никаких волшебных генераторов, не стоит искать решения задачи в моделях вертикальных, тороидальных, шарообразных, на обычных магнитах, на ниодимовых. На любых магнитах и при любой форме рабочих лопастей результат будет всегда одинаков. Потому что энергия, вырабатываемая генератором, зависит только от скорости ветра и площади, описываемой лопастями вентилятора.

Поэтому я желаю тем, кто подключен к электросетям, не тратить время на поиски выгоды там, где ее нет и быть не может. По крайней мере сейчас. Ну а тем, кому не посчастливилось оказаться рядом с электросетью, советую при выборе ветрогенератора покупать самый мощный который только вы сможете себе позволить, помнить что от указанной номинальной мощности вы возьмете не больше 10-15%, и не мечтать о том, что от ветряка вы будете получать энергию на отопление дома. Все что вам сможет дать ветер – это свет в энергосберегающем варианте, компьютер, телевизор и холодильник категории А, и электрочайник в лучшем случае. Правда этот совет может оказаться подходящим не всем, задачи у вас могут быть очень специфические, а вот рекомендация взять карандаш и просчитать все перед покупкой агрегата, поискать действительных пользователей ветроустановок и воспользоваться их опытом, не верить слепо тому, что предлагают продавцы оборудования, лишней точно не будет никогда.

На этом у меня все. И всего вам доброго.