Колкото и да гледаме статистиките в които са включени и страни като Румъния, Латвия и т.н., България е все още извън тях. У нас все още за вятърни централи се говори в бъдеще време и като за екзотика. Пътувайки към морето може да се видят някои генератори втора употреба около Сливен, които на Запад са бракувани, първо поради забранената вече там решетъчна структура на стълбовете им и са извадени явно за да се заменят с по-мощни, усвояващи повече енергия от ветровитите места. Там вече се излиза от етапа на грозните единични вятърни турбини или слънчеви панели по отделните къщи и се навлиза в един развит етап.
За разлика от САЩ които не подписаха протокола от Киото, но в момента са лидер в производството на зелена енергия, ние подписахме с лека ръка, като сега не е ясно къде има хора у нас които знаят какво сме подписали. Все пак, с директиви и побутване от ЕС, с чужди инвеститори и някои наши ентусиасти, законодаделството ни се посинхронизира с Киото. Вече по закон и у нас държавата е длъжна да изкупува възообновяемата енергия преди тази от ТЕЦ и АЕЦ, при това на префенциални цени първите 12 години. Още се чака да бъде написана наредбата към този закон, както и Министерство на енергетиката да ги прочете и разбере как да ги прилага. Вече най-ефективните ветроцентрали дават по-евтин ток от някои ТЕЦ и АЕЦ, дори без да се отчита замърсяването на последните, като се дотират първите. Това се оказва допълнителен проблем за България, тъй като е почти невъзможно да намерим нови ветрогенератори в момента на пазара, които са изкупени от по-предвидливите на зелено за две години напред. И как да организираме собствено производство поне на части за тях, като се оказваме без никакъв опит в тази млада индустрия.
Все още у нас, има енергетици гледащи несериозно на вятърната енергия. Ако погледнем горните цифри, ще видим че при нормално к.п.д. на този вид централи от 25-30%, Германия вече произвежда ток колкото 6-7 хилядника от АЕЦ Козлодуй. Веднага, ще отбележим обаче, че противопоставянето на един вид енергия на друг е детинско. Всеки вид енергия има плюсове и минуси, и е доказано, че пазарът се задоволява най-добре чрез производство на всичките видове енергия. В САЩ дори, преди 10 години, когато пазарът на ток започна да се либерализира, се оказа че най-доходоносно е бързото пускане на газови централи, за което "плановото" мислене както и в България, не бе и помислило. Тези централи се изграждат бързо и евтино, до източника на потребление, и работейки макар и със скъпа газ, само примерно от 7 до 9 сутрин и от 7 до 9 вечер, когато цената на тока в пазарни условия е най-висока, се изплащат за месеци. Това у нас няма да се случи скоро, тъй като либерализацията на пазара на ток изисква средства, компютри и кадри, както и здрав контрол на доста параметри и работещо правосъдие. Тъй като токът не може да се складира, а и трябва да се пренася в даден момент по мрежата, без да се надхвърля капацитета й, организирането на пазар на ток се оказва много капризна задача, която и в САЩ претърпя голям удар с крахът на Енрон. Другият вариант е просто професор Шушулов, в зависимост от погълнатия алкохол, да определя още дълго цените на тока и от там да вадим грешни изводи коя енергия колко струва и къде трябва да произвеждаме.
Нека кажем и още нещо в полза на свободния пазар на ток. ТЕЦ-овете като изключителен замърсител, дълги години не са заплащали за замърсяване. Една от причините е че е било трудно да се даде цена в парично изражение на това. При свободните пазари на ток, правителствата определят квоти за NOX и CO2, въз основа на общото производство електроенергия, на които даден електропроизводител има право при определено произведено количество енергия, и ако са му необходими повече квоти си купува на пазара. Така например, ТЕЦ Марица-Изток при определените й квоти има два варианта - да замърсява по-малко и да изгради или купи вятърни или слънчеви централи, или да си купи квоти на пазара от подобни производители, като ги дотира. У нас дотацията става, отново чрез професор Шушолов, нови енергийни босове и т.н.
Много хора у нас питат, колко струва тока от дадена централа. Нека го кажем ясно. Такова нещо като "токът струва Х цента за 1кВч" няма. Реалната цена на тока зависи, не само от производствените разходи но и търсенето в даден момент и дадена географска точка. При свободен пазар, 1МВч в София в 10 часа сутринта може да струва 50 евро, а в 11 часа в Балчик може да струва 500. Ако прибавим и фактори като климатични условия, аварийно изключване на голяма централа в даден район и други, цената на тока става реално силно променлива величина. А за да се решим на инвестиция в дадена централа се интересуваме главно от разликата на пазарната цена и себестойността. Ако погледнем цифри от някой либерализиран пазар, ще видим дори цени на ток с отрицателни стойности! Някои ТЕЦ-ове плащат в 6 сутринта, за да се закачат в мрежата и развъртят турбините си, за да могат да продават от 7 до 9 на най-високите цени. Цените на дневната енергия са нормално 4-5 пъти повече от тази на нощната, вместо разликата от два пъти, която виждаме по сметките си. Това се дължи на атомните и вятърните централи, които при вече изградени мощности, генерират много евтин ток нощем, от порядъка на до 20 евро за МВч - явно с капацитет да презадоволи търсенето.
По цени на ДКЕВР, за нови вятърни турбини токът се изкупува на цена 175 лв/МВч, което е 90 евро, или 9 евроцента на КВч. Тази цена се води "дотирана" и важи за първите 12 години на нова инсталация. Трябва да отбележим, че цената вече е поощряваща, като се има в предвид, че е около цената на тази в Германия, и малко по-висока от тази в Испания - 6.9 евроцената/КВч.
Вятърните турбини се правят обикновено с 3 перки. При една И две перки се получават силни вибрации. Повече от 3 перки не се слагат тъй като натоварването при ураган би било много голямо, а производителите трябва да сертифицират турбините си за много силен вятър.
Диаметърът на ротора (или два пъти размера на перката) варира от 0.5м за микротурбини до над 100м за индустриалните генератори.
Отношението скорост на върха на перката към скоростта на вятъра при съвременните турбини достига 8:1, или ако вятърът е 5м/с. върховете се движат с 40м/с. В Европа поради регулациите за шум това отношение е ограничено на около 5-6:1, въпреки че при по-голяма скорост на върха на перката, роторите са значително по-леки.
При много силен вятър, перките могат да се счупят или дори да изгорят, така че те трябва автоматично да се завъртат и пропускат без да усвояват повечето вятърна енергия.
Генерираната енергия е функция от квадрата на дължината на перката, защото мощността зависи от повърхността, която перката описва и която е кръг. За това и тенденцията е с по дълги перки да се увеличава мощността и се намалява цената за КВч. Това позволява също ротора да се монтира по-високо, където вятърът е по-силен и няма турболентни движения, както и да се монтират по-сложни и скъпи електрони системи за управление.
Енергията пък на вятъра зависи от неговата скорост на трета степен. Улавянето на всичката енергия, преминаваща през площта, описвана от перките обаче е невъзможно. Най-малкото защото, ако отнемем всичката енергия на въздуха, след перката той трябва моментално да спре. Доказано е че природата ни е дала възможност да усвояваме по този начин най-много 59% от енергията. По-ясна представа за връзката генерирана мощност/скорост на вятъра се дава с графиката за всяка турбина. Нормално, при вятър 7м/с турбината достига около 80% от максималната си мощност.
Тъй като не можем да измерваме енергията на преминалия вятър, при тези централи к.п.д. е въведено като отношение на произведена енергия към такава при максимална мощност. Не разбирайки това, някои говорят за "парадокси" при тези генератори. Явно е, че ако намалим знаменателя, т.е. сложим много слаб генератор при големи перки може да постигнем много голямо к.п.д. - примерно 80%, но икономическия ефект ще се срине. Или "парадоксът" е в това, че за разлика от ТЕЦ и АЕЦ, икономическата възвращаемост не расте с растежът на к.п.д. Нормално, при проектиране стремежът е да се постигне к.п.д. от рода на 25-30%.
Гаранцията на турбините е около 30 години. Повечето проекти дори се изчисляват само за 20 години. Предполага се обаче, че една турбина може да издържи и 60-70 години, тъй като някои подобни работят в Германия от 1930-та година. Разходите за турбината годишно се приемат обикновено на 1.5%, по който показател вятърната енергия изпреварва значително ядрената, която се отличава също с голяма начална инвестиция и евтина поддръжка.
Много турбини се монтират вече И в морето където е по-лесно да се извади разрешение, както И транспортът се оказва много по-лесен. Монтират се на циментов фундамент, които може да се излее И на сушата.
В тялото за което се захващат перките (nacell) обикновено има сферично тяло, вал и лагер на който вала се върти. При по-големите турбини валът е свързан към скоростна кутия с масло за охлаждане и радиатор. В кутията се помества също устройство за измерване посоката и силата на вятъра и насочване на перките в оптималната географска посока. До скоро в големите турбини се вграждаше предавателен механизъм, и като от там се извеждат направо 220 волта променлив ток. При последните турбини се предпочита обаче извеждането на постоянен ток.
Годината има 8766 часа. Ако една турбина има мощност 2МВ и к.п.д 25%, то тя ще произвежда 2 МВч * 25% * 8766 = 4 383 МВч на година. Ако токът да ни се изплаща по най-високата цена 175лв. на МВч, за 12 години имаме 175 * 4383 * 12, което е приблизително 9.2 милиона лева. Ако приемем, че 2МВата турбина ни струва 4 милиона лева, то за 12 години ще увеличим инвестицията около 230%, като турбината може да произвежда след това още дълги години ток. Тези 230% за 12 години съответстват на 7.2% годишна доходност, както и възвръщане на инвестицията (увеличение 200%) за 10 години.
За поддръжка на турбината някои приемат по 1.5% от стойността на турбината за година, което е направо в границите на статистическата грешка, при горните изчисления. Очевидно, по-важно и право пропорционално на горния резултат, ще влияе цената на МВч и к.п.д.-то, което не трябва да повишаваме с по-маломощен генератор, а с избор на ветровито място. В Шотландия има места, където добър промишлен генератор може да достигне над 35% к.п.д., но едва ли е добре у нас да разчитаме на такива оптимистични сметки.
При малките турбини цената на тока е много по-висока. Затова ако нямаме достатъчно пари, е по-добре да влезем в сдружение за инсталация на по-ефективна турбина. Например, в Германия е вече практика, дори без помощта на банки и борси, по няколко стотин човека да влизат в сдружения, като има примерно минимален праг за участие от 3000 евро. След това хората просто чакат печалба си, с чувство на удовлетворение, за дълготрайно производство на чиста енергия.
Цената на една мегаватова турбина се движи около 1 милион евро на мегават и може да се разбие приблизително на:
Във връзка с горните сметки ще добавим и че средно-статистически европейското домакинство изразходва около 5МВч (а американското 10МВч) на година. Или една турбина като горната би генерирала ток за около 1000 домакинства. Разбира се, поради основния недостатък на вятърните турбини да спират при липса на вятър, ако такава турбина се издигне в близост до подобно малко селище, с цел разтоварване на електропреносната мрежа, трябва да се осигури и допълнителен капацитет. Разумно е капацитетът да се осигури от централи с противоположни качества, примерно газови - с малки инвестиции за построяване и скъпи при работа. За съжаление, както казахме у нас на първо място ще се съобразим не с разумното, а с цените на ДКЕВР.
Проектирането се прави от специалисти, но една предварителна обща култура при инвестиране не е излишна.
Една 50МВ централа се строи за 18 месеца с разрешенията. Преди това обаче пробите за вятър е добре да се правят цяла година.
Най-важно е избора на ветровито място. То е дори по-важно от това дали държавата дотира вятърната енергия с 20-30% , защото може да повиши производителността на турбината над 2 пъти.
Важно е вятърът не само да е силен (по-силен от този при 100% мощност не е необходим), но и постоянен и да няма турболенции, които се получават при постройки, дървета или неравен терен. Затова се търси по-равно място обикновено и се стремим към по-високи турбини.
Вятър 5м/с на земята може да означава 7м/с на височина 50м, затова е добре турбината да е високо при което се избягват и турболенциите от постройки. Метереолозите предлагат обикновено измервания на вятъра на височина 5-10м, което е насочващо при избор на място. Индикация за постоянен вятър може да дадат и високи самотни дървета, чиито върхове са наклонени на една страна.
Тъй като енергията на вятъра зависи от куба на скоростта му (или обема на ваздуха), 5м средна скорост може да съответства на много различна енергия. Примерно 50% вятър с по 3 И 7 м/с има средна скорост 5м/с но много повече енергия от постоянен вятър 5м/с тъй като 5*5*5= 125 < (3*3*3 + 7*7*7) / 2 = 185, т.е. желателно е да имаме по-силен вятър, макар и за по-кратко време. Тъй като турбината оползотворява различен процент от енергията на вятъра при различна скорост, този пример ни дава само посоката в която да търсим оптимален вятър.
Германеца Бетц още в 1919 г. е доказал че идеалната турбина може да оползотвори най-много 59% от енергията на вятъра. Също така мегаватовите турбини обикновено не произвеждат ток при под 4м/с, както и достигат максимална мощност при около 15м/с.
Трябва да се знае, че дори при прецизни измервания правени една година, някои инсталации се оказват несполучливи, така че трябва да се отчитат възможно повече фактори.
Турбините трябва да се поставят извън пътя на миграция на птици защото ги захващат понякога. Освен това може да генерират неприятен за човека шум, както и неприятни визуални ефекти (тъмно И светло) където хвърля сянка, поради което е добре да се изолира в ненаселено място. Поради визуалните ефекти кулите вече не се правят решетъчни, въпреки че биха използвали по-малко материал, а плътни. Цената на кулата е около 20% от тази на генератора. Високите кули обикновено се правят от тръбна стомана на части от по 20-30м и се сглобяват с болтове на място, но може да се излеят и от железобетон.
Турбините с метални перки създават също радиосмущения и такива се избягват вече като перките се правят от различни видове пластмаси.
Възможно е зимата също излитане на парчета лед от обледяване както и счупване и опасно излитане на перка.
Добре е перките да се почистват от натрупване на мухи и мърсотии периодично, защото изменят формата на перката и намаляват ефективността.
Ако поставим турбината между два хълма може да спечели от тунелен ефект (вятър с 6м/с може да премине през по тесен “тунел” примерно с 9м/с) но рискуваме да попаднем в турболентни зони, което да влоши резултата като цяло.
По-ниска температура увеличава теглото на въздуха и мощността, но с малко. Разполагане на кулата на морско ниво, вместо в планината също увеличава малко мощността поради по-високото налягане и плътен въздух.
Място се избира възможно по-близо до електрическа мрежа и то такава, която може да пренесе новогенерираната мощност.
Една 50м кула се клати напред-назад всеки 3 сек. Това води до умора на метала и се налагат изчисления с помощта на структурната динамика.
Тук може да видите карта на ветровете в България. Тя е създадена още през 1982-а година, на база 30-годишни измервания и от тогава се разнася по различни симпозиуми за демонстрация на нашата съпричасност към вятърната енергия. Картата е правена, по бюрократичен начин и не е ясно на каква височина са правени измерванията, но най-вероятно е било доста ниско. Освен това средната сила на вятъра както отбелязахме, не е определяща а е важен сборът (интегралът) от моментните му скорости на трета степен. Все пак се виждат областите с най-силен вятър - около Каварна и по някой високи части на планините. В САЩ всеки производител е длъжен да представя данните от турбините си, което улеснява доста новостроящите се такива, но у нас това е забравено.
Тук може да видите една графика която дава зависимостта на вятъра във височина, в зависимост от гладкостта и триенето му със земната повърхност. При желание може да се извадят по-точни подобни криви и таблици от Интернет. От графиката се вижда, че и един доста скромен на пръв поглед вятър, може да е носител на голям енергиен потенциал.
Връзки
Световната организация, със седалище в Брюксел:
Организацията на държавата "чудо" в тази област - Дания
Американски организации и асоциации:
ЕС инвестира годишно огромни средства в наука, включително възообновяеми източници, които трудно се усвояват и дори се финансират държави извън ЕС:
Пример на инвестиция, с немски перфекционизъм:
Сайтове в България:
Няма коментари:
Публикуване на коментар