Ветряные электростанции в Германии и их популярность.
Ветряные электростанции в Германии и их популярность.
Кто, как не внимательные и рачительные немцы, знают толк в современных технологиях? Именно в Германии рождаются самые качественные и надежные автомобили. А правительство всерьез беспокоится насчет финансовых затрат своих граждан. Так, в 2018 году Германия заняла 3 место (после Соединенных Штатов Америки и Китая) по выработке электричества с помощью…ветра! Немцы пропагандируют идею использования ветряных мельниц для получения электроэнергии уже не первый год. Маленькие и большие, высокие и низкие, их размещают по всей территории страны и позволяют государству отказаться от строительства более вредных и опасных электростанций.
Цифры и подробности
На севере Германии установлена целая долина ветряных электростанций, которую видно за много километров. Гигантские ветрогенераторы отличаются экологичностью и производительностью, недорогим обслуживанием и по праву считаются источником энергии будущего. Мощность оборудования напрямую зависит от его высоты! Чем выше находится турбина, тем большее количество электрической энергии она изготавливает. Именно поэтому разработчики не останавливаются на достигнутом: недавно в небольшом городе Хайдорф установили новый ветрогенератор с максимальной высотой в целых 247 метров! Кроме основной турбины, на электростанции установлено 3 дополнительных в 152 метров высотой каждая. В совокупности их мощности хватает для того, чтобы полноценно обеспечивать электричество целую тысячу домов.
Новая конструкция также отличается инновационной технологией хранение электричества. Практичные и умные немцы используют вместительные резервуары с запасом чистой воды, которые предупреждают падение мощности в случае отсутствия ветреной погоды. Технология будущего считается невероятно перспективной, поэтому многие страны пытаются брать пример с Германии. Однако перегнать эту страну вряд ли получится… На сегодняшний день мощность всех установленных ветрогенераторов превышает 56 ГВт, что составляет более 15% от общей доли ветроэнергетики на планете. По всей Германии можно насчитать более 17 000 ветряных мельниц, а их производство давно поставлено на конвейер.
Будущее – за силой ветра?
Впервые правительство Германии задумалось над установкой ветряных электростанций после страшной катастрофы, произошедшей в Чернобыле в 1986 году. Разрушение гигантской атомной электростанции, которое повлекло за собой ужасные последствия, заставило многих руководителей государств в мире задуматься над изменениями в сфере электроэнергетической промышленности. На сегодняшний день более 7% электроэнергии в Германии вырабатывается электрогенераторами.
Руководители страны также активно развивают оффшорную электроэнергетику. Первая ветряная турбина, расположенная в море, появилась у немцев еще 12 лет назад. Сегодня в Балтийском море действует полноценный, коммерческий ветропарк, а в ближайшее время запланировано открытие еще двух ветрополигонов на территории Северного моря.
Впрочем, не все так просто, как кажется на первый взгляд. Даже у такого экологически чистого метода получения электричества находятся ярые противники. Среди их основных аргументов – высокая стоимость подобных конструкций, что негативно влияет на состояние государственного бюджета. А еще их неэстетический внешний вид. Да-да, вы не ослышались! Некоторые люди считают, что установленные ветрогенераторы мешают им наслаждаться живописной красотой природы, что куда хуже по их мнению, чем отравление этой самой экологии обычными источниками электроэнергии. Есть и еще один аргумент у “недоброжелателей” ветряных станций! Их шумный гул мешает спокойной жизни людей, чьи дома расположены в непосредственной близости к полигонам.
Как бы то ни было, невозможно оспорить популярность ветряных станций в Германии и тенденцию к увеличению их количества. Правительство уверенно двигается в заданном направлении, планируя развивать как обычную, так и оффшорную ветроэнергетику.
Немцы борются против строительства ветропарков рядом с их домами
Переход Германии на «зеленую» энергетику невозможен без активного использования энергии ветра. Однако в стране все больше людей, протестующих против появления ветропарков вблизи их жилья.
Руди Фришмут на балконе своего дома в Лангервее
С балкона дома Руди Фришмута (Rudi Frischmuth) открывается вид на обширное поле, окрашенный в желтые тона лес и три ветряка, возвышающиеся над деревьями. Ветропарк, который расположен в 560 метрах от его дома, не дает покоя Руди с тех пор, как был построен в 1998 году.
Фришмут присоединился к местной общественной инициативе в составе 500 человек, которая вынудила энергетическую компанию отказаться от замены нынешних ветряков на более мощные и высокие. Он и его соседи также потребовали от оператора ветропарка выключать ветрогенераторы с 22 до 6 часов утра. 69-летний мужчина считает, что ветропарк не дает ему наслаждаться жизнью на пенсии. В зависимости от времени дня тень от работающих ветряков падает на его дом, и это не дает ему покоя.
Перемены, происходящие в Германии, наглядно видны в Лангервее: за ветрогенераторами виднеются клубы белого дыма, которые выбрасывает в небо огромная угольная электростанция. Самое позднее в 2030 году, согласно планам правительства ФРГ, электростанция будет закрыта. Планы немецких властей предусматривают, что к вышеуказанному сроку не менее 65% производимой в стране электроэнергии будет экологически чистой. В 2018 году ее доля составила 37,5%.
Ветрогенераторы и дым от угольной электростанции в Лангервее
В настоящее время в стране около 1000 групп и инициатив борются против строительства ветропарков неподалеку от их жилищ. Недовольные жалуются на шум, падающие от ветряков тени, опасность их для птиц и летучих мышей, а некоторые утверждают, что ветрогенераторы вызвали у них проблемы со здоровьем.
Министр экономики Альтмайер и «правило одного километра»
Чтобы снизить протестный потенциал, министр экономики ФРГ Петер Альтмайер (Peter Altmaier) подготовил законопроект, согласно которому новые ветропарки должны будут строиться на расстоянии не менее одного километра от поселений. При этом под поселением в документе понимаются не менее пяти рядом стоящих жилых домов.
В то время как протестные группы приветствовали законопроект, политики и ученые отзываются о нем критически. Министр охраны окружающей среды и ядерной безопасности ФРГ Свенья Шульце (Svenja Schulze) заявила, что этот закон, если он будет принят, не позволит Германии достичь в сфере энергетики поставленных целей. Министры экологии ряда федеральных земель считают, что Альтмайер посылает неверный сигнал.
Контекст
Рекорд по выбросам CO2: эксперты ООН о реальной угрозе человечеству
C 2030 года выбросы углекислого газа должны сократиться на столько, сколько его суммарно производят в год все страны ЕС, РФ, Индия и Япония, подсчитали эксперты ООН. Но что будет, если этого не произойдет? (26.11.2019)
Возобновляемая энергетика: защита климата и геополитика
На конференции в Берлине Россию и страны ОПЕК предупредили, что их бизнес-модель рухнет, поскольку доля «зеленого» электричества на планете уже через 30 лет может достигнуть 86%. (11.04.2019)
Комментарий: Харакири атомной энергетики
Самоубийство атомной энергетики произошло в Фукусиме. Теперь начинаются ее медленные похороны. Вслед за Германией от АЭС отказалась и Япония. Другие высокоразвитые державы последуют их примеру, убежден Андрей Гурков. (14.09.2012)
«Правило одного километра» сократит на 20-50% и так ограниченное пространство, доступное для строительства ветропарков, отмечается в исследовании, проведенном по заказу министерства охраны окружающей среды. Кроме того, это правило значительно снизит возможность замены уже работающих ветрогенераторов на более мощные.
Провал «энергетического поворота» дорого обойдется
Но пенсионеру Фришмуту, по его признанию, не нужны деньги. Он хочет пользоваться такими же правами, как и жители крупных городов вроде Берлина, которые считаются слишком населенными для строительства там ветропарков: «В крупных городах говорят, что мы должны мириться с ветряками, но не хотят устанавливать их у себя». По выражению пенсионера, не должно быть так, чтобы одна часть населения постоянно ставила другую в невыгодное положение.
Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года
Закрытие угольных электростанций
Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года
Развитие возобновляемой энергетики
Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года
Введение сертификатов на выбросы CO2
Тот, кто выбрасывает в атмосферу значительные объемы парниковых газов, должен за это платить. Таков смысл системы CO2-сертификатов, введенной в Европейском Союзе еще в 2005 году для промышленных предприятий. В Германии с 2021 года приобретать подобные сертификаты обязаны будут также компании, продающие потребителям различные виды топлива. В результате оно должно подорожать.
Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года
Повышение цен на топливо
Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года
Стимулирование электромобильности
Правительство ФРГ расширило и продлило до 2025 года программу стимулирования покупки полностью электрических автомобилей и заряжаемых от розетки плагин-гибридов. Так, скидка на электромобили по цене до 40 тысяч евро увеличена с 4 до 6 тысяч евро, для более дорогих моделей она составляет 5 тысяч евро. Одновременно решено в 2020-21 годах установить 50 тысяч новых общедоступных станций зарядки.
Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года
Увеличение налога на авиабилеты
Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года
Налоговые льготы железной дороге
Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года
Запрет дизельного отопления домов
Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года
Поддержка энергосберегающего жилья
Чем больше в здании применяется энергосберегающих технологий, тем меньше энергии требуется для его отопления. Поэтому с 2020 года правительство Германии в рамках программы защиты климата будет предоставлять налоговые льготы всем домовладельцам за установку в окнах энергосберегающих стеклопакетов и за теплоизоляцию стен и крыши.
Половина немцев отказываются жить рядом с ветряками
Норвежская нефтегазовая компания Equinor (бывшая Statoil) договорилась с южнокорейской Korea East-West Power (KEWP) о строительстве в Южной Корее плавучей ветроэлектростанции Donghae 1, которая должна стать крупнейшей в мире.
При полной реализации проекта ветряки Donghae 1 будут выдавать в сеть мощность до 800 МВт, что должно превзойти предыдущий рекорд, установленный морской ветроэлектростанцией The Walney Extension в Великобритании и составивший 659 МВт.
Однако громкие рекорды мощности единичных объектов «зеленой» энергетики так пока и не смогли изменить общую энергетическую картину мира. До сих пор в планетарном балансе первичной энергии львиную долю составляют нефть, уголь, природный газ и атомная энергия, значительная часть из которых — российская. Тогда как большую часть по-настоящему «зеленой» энергии обеспечивают не ветряки или солнечные батареи, а гидроэлектростанции.
Пара слов о «червяках»
Размещение ветряков в открытом море — не просто какая-то конструкторская блажь. Проблема наземного ветряка — это не только вред экологии, тем самым «птицам и червякам», о которых упомянул в своем недавнем выступлении на «Иннопроме» президент России Владимир Путин.
Основным недостатком наземных ветряков продолжает оставаться их низкая выработка электроэнергии по сравнению с их максимальной мощностью, которая описывается так называемым коэффициентом использования установленной мощности (КИУМ).
КИУМ — это интегральная величина, которая показывает, какую долю от своей номинальной мощности та или иная электростанция превращает в полезную работу — то есть производство электроэнергии. По понятным причинам, для любой электростанции КИУМ всегда ниже единицы.
Даже постоянно включенные в сеть атомные блоки не всегда работают на полной мощности, и периодически их надо останавливать на техническое обслуживание и перегрузку ядерного топлива. Впрочем, именно для АЭС коэффициент использования установленной мощности в настоящее время максимальный в мире: в зависимости от страны и типа блока, он составляет в среднем от 0,85 до 0,92.
А вот для наземных ветряков КИУМ оказывается совершенно неудовлетворительным, никогда не превышая 0,4, а иногда и падая до 0,25. К тому же, характер наземных ветров и график конечного потребления энергии практически никогда не совпадают. Во многих местах на континенте ветер имеет наибольшую силу ветер ночью, а также весной и осенью. Тогда как пиковое потребление электроэнергии наблюдается днем, а также летом и зимой.
Кроме того, в случае наземных ветряков неизбежно приходится решать массу сопутствующих проблем. Скажем, ветряки надо размещать в отдаленных районах, чтобы элементарно не мешать жителям их шумом: червяки-то как-нибудь перетопчутся под землей, но не люди.
Такое ограничение тут же создает вторую проблему: каждый ветропарк тянет за собой немалую инфраструктуру собственных линий электропередач, которая усложняется из-за множества одиночных турбин, к каждой из которых необходимо подвести высоковольтные соединения.
По опыту Германии, которая наиболее далеко продвинулась в вопросе строительства ветроэлектростанций, такие дополнительные инвестиции могут составлять сотни миллионов евро на крупный одиночный ветропарк, а в целом по стране речь идет о нескольких миллиардах евро дополнительных вложений в передающие сети. Причем эта оценка касается исключительно инвестиций в сети, но дополнительно нужно ведь еще и полосы отчуждения под ЛЭП, которые тоже приходится изымать из продуктивного земельного фонда.
На вопросе первичной интеграции ветряков в единую энергосистему страны проблемы наземной ветроэнергетики отнюдь не ограничиваются. Низкий КИУМ наземных ветряков определяет постоянные трудности с их работой в сети — практически на каждый мегаватт установленной мощности наземного ветряка приходится вводить в эксплуатацию еще один мегаватт поддерживающей мощности.
В силу высокой инерционности атомных и угольных энергоблоков, от использования которых к тому же хотят отказаться в ЕС, они слабо подходят на роль «компенсаторов» для ветряков. Для этого годятся разве что ГЭС или газовые турбины, которые могут быстро «подхватывать» провалы генерации на ветроэлектростанциях.
В итоге ветряная энергия оказывается «бесплатной» лишь формально — на деле же конечный потребитель в Германии вынужден платить за каждый киловатт-час по 0,3 евро (более 21 рубля по текущему курсу), а в еще более «зеленой» Дании — и вовсе 0,32 евро (почти 23 рубля за киловатт-час).
Искусственные острова и морские гигаватты
Еще одним неприятным ограничением для наземных ветряков стала ограниченность пригодной для их установки территории во многих странах. Кроме населения, которому не особо нравятся ветряки на их задних дворах, на суше есть масса других препятствий для ветров: горы, холмы, здания, высокие деревья.
В силу этого факта, например, на сегодняшний день в той же Германии практически нет крупных проектов наземных ветропарков — все «сладкие» точки уже разобраны, а лезть в совсем уж глухие и отдаленные места для установки ветряков желающих нет. Потому что в таких точках стоимость интеграции окажется просто запредельной.
К тому же, на суше ветряк не всегда можно сделать сколь угодно высоким — ведь его цельные лопасти надо возить по дорогам, а в собранном виде он не должен мешать, например, полетам авиации. Да и обслуживать громадную махину, стоящую на земле где-то в удаленном районе, — еще то удовольствие.
А ведь сделать ветряк побольше — это извечная мечта конструкторов. Давно известно, что прибавка каждого метра к высоте установки ротора ветроэлектростанции увеличивает годовую выработку энергии на 0,5—1% за счет пониженной турбулентности воздуха и более высоких скоростей ветра вдали от земной поверхности.
Логичное решение, к которому пришли практически везде в мире, — это морские ветропарки. Морские ветрогенераторы могут быть гораздо крупнее наземных, поскольку их не нужно транспортировать по дорогам. Их, как и нефтяные платформы, можно собирать в специализированных доках и затем перевозить к месту их установки на баржах. На море нет чувствительной к шуму ветряков и их вибрациям инфраструктуры, а морской ветер не заслоняют горы или холмы. И даже обслуживание морских ветряков можно сделать проще, если построить для этого специализированное судно соответствующего размера. Ну и, наконец, в море гораздо проще решить вопрос об использовании его дна для установки ветрогенератора или прокладки кабеля — по сравнению с земельным отводом на суше.
Впрочем, вопросы интеграции морских ветропарков оказываются ничуть не проще. Из-за суровой окружающей среды ветряки и кабели надо адаптировать к постоянному воздействию приливов, штормов и волн, соли и морских обитателей, а также, что отнюдь немаловажно — самого сильного морского ветра, ради которого их и строят. При этом важно обеспечить функционирование морского ветропарка на срок не менее 20 лет — в противном случае он просто не окупит высоких начальных вложений.
Неудивительно, что при таких требованиях цена одного мегаватта мощности морского ветрогенератора составляет от 2,5 млн до 4 млн евро, в то время как стоимость такой же установки на суше будет вдвое-втрое дешевле — от 1 до 1,4 млн евро.
Интересно, что часто при проектировании ветряков в море с целью удешевления постройки стараются использовать уже существующую инфраструктуру. В частности, упомянутый южнокорейский мегапроект Donghae 1 будет построен на крупнейшем одноименном шельфовом месторождении газа в Южной Корее, «голубое топливо» с которого, кстати, будет использоваться для поддерживающих ветряки газовых энергоблоков.
Отсюда, между прочим, проистекает и интерес норвежской Equinor к этому проекту. Ведь в Южной Корее принята программа, по которой «зеленые» источники должны давать 20% энергобаланса страны уже к 2030 году, а предприимчивые норвежцы столбят свой комбинированный интерес и одновременно участвуют в экологических начинаниях перехода к «чистой» энергии, обеспечивая себе будущие продажи природного газа.
В Европе Equinor действует в той же манере: в августе 2018 года компания объявила о планах построить плавучую ветроэнергетическую станцию Hywind Tampen мощностью 88 МВт для снабжения энергией своих месторождений. В этом случае норвежский газовый и нефтяной монополист окажется в беспроигрышной ситуации: вся вырабатываемая ветропарком Hywind Tampen электроэнергия пойдет на снабжение газовых месторождений Snorre и Gullfaks, расположенных неподалеку.
При этом даже такой немаленькой мощности хватит только на треть их потребления, а остальное закроют старым проверенным способом — сжигая часть добытого газа в газопоршневых установках на морских платформах.
Однако наиболее амбициозный проект постройки морских ветроэлектростанций задумали в Нидерландах. Там решили использовать естественную отмель Северного моря — Доггер-банку. По голландским планам, к 2027 году на этом месте может появиться целый искусственный остров, возле которого будет установлено около 30 ГВт генерирующих мощностей — столько же, сколько сегодня морских ветряков по всей Европе.
Столь громадный проект предполагает и астрономические инвестиции — около 90 млрд евро, поэтому его реальность пока под вопросом.
Из «зеленых» — в «голубые»
Так или иначе, сегодня потенциал наземных ветряков в большинстве стран Европы во многом исчерпан. В той же Германии это отразилось в том, что на национальном уровне была принята программа строительства морских ветроэлектростанций — при одновременном снижении субсидирования постройки наземных ветряков. Ничего удивительного тут нет, и дело даже не в правах «птиц и червяков»: к этому Германию побуждает элементарная экономика, а немцы по своей природе люди расчетливые.
Кстати, и в части общественного мнения у наземных ветряков все обстоит не так уж и радужно: за установку ветроустановок в «непосредственной близости» от дома высказались лишь 52% жителей Германии, в то время как рядом с солнечными панелями готовы жить 73% немцев.
Против наземных ветряков, как ни парадоксально, выступают даже некоторые экоактивисты в Европе: по их обоснованному мнению, ветряки не стоит строить на федеральных землях или в районах с первозданной природой — этим землям можно найти лучшее применение. И поэтому, пожалуй, «зеленым» пора уже переименовываться в «голубых» или «синих».
Европейских энергетиков эти тенденции отнюдь не радуют — и они ожидаемо обращают свое внимание на открытое море, в котором пока что меньше ограничений.