I noen land har vindturbiner allerede erstattet mer tradisjonelle energikilder. Hva venter vi på?
Vindturbiner i Russland
Vindmøller over hele verden genererer nå mer strøm enn hele kraftindustrien i Russland - og til en pris har produksjonen allerede nådd nivået på termiske kraftverk. Og dette til tross for at russiske kraftingeniører og tjenestemenn for ti år siden vurderte mulighetene for deres utvikling oppbrukt, og vindparkene selv var for dyre. Nå har alt snudd på hodet: Det russiske statlige selskapet investerer titalls milliarder for å innhente Vesten innen vindturbiner. Hvorfor ble ikke tidligere prognoser fra russiske eksperter oppfylt, noe vi ikke tok i betraktning? Og er det noen muligheter for Rosatoms forsøk på å kaste bort penger?
Historiens vind
Når folk først tenkte på å bruke vind, er det et vanskelig spørsmål. Det er indirekte bevis for at Homo erectus eller neandertalere kunne ha seilt. Moderne forsøk på å overvinne sundet mellom Kreta og fastlandet - og for 130 tusen år siden dukket plutselig steinverktøy opp på denne øya - har vist at det er urealistisk å gjøre dette på årer - strømmen i dette sundet er for sterk. Helleristningene, som nøyaktig bekrefter bruken av seil, er flere tusen år gamle.
Kampanjevideo:
De første mekaniske maskinene, drevet av vindkraften, ble oppfunnet av Heron of Alexandria, i det 1. århundre f. Kr. (han skapte også den første prøven av en turbin som roterer under forbrenning av drivstoff). Det var sant at vindmøllen hans ikke løste et praktisk problem, men et underholdende problem. Det var et slags musikkinstrument som handlet med hjulets rotasjon av den møtende vinden.
Rundt 400 e. Kr. vises vindmøller med en vertikal rotasjonsakse - bønnemaskiner - i buddhisttempler i India. Det er lett å legge merke til deres hovedforskjell fra Herons plan - den buddhistiske versjonen av vindmøllen er "lagt på siden."
En praktisk anvendelse av vindmaskiner ble funnet på det 9. århundre i Iran (beskrivelser av Abu Ishaq al-Istakhri). Imidlertid hadde de ingenting å gjøre med de vi er vant til. Dette var tårn, rundt omkretsen av nettverksstrukturer dekket med stoff. Vinden roterte dem, og en spesiell mekanisme konverterte rotasjonen av den vertikale aksen til bevegelse av kvernstein eller driften av en vannløfteanordning.
Fra Iran nådde nyheten India og Kina, men ikke Europa, som på den tiden lånte veldig lite tekniske innovasjoner.
I 1185 ble den første vindmøllen nevnt i Yorkshire (England), og denne første vestlige vindmøllen var allerede av den kjente typen - med en horisontal rotasjonsakse som vertikalt roterende kniver ble montert på. Som vi kan se, siden det 12. århundre, var den vestlige og østlige tilnærmingen til vindturbiner motsatt.
Fordelene med den østlige ordningen fremfor den vestlige er åpenbare. En vindmølle med vertikal akse fungerer uansett vindretning, så kineserne og iranerne kan la den være uten tilsyn og gå til å gjøre viktigere ting. I tillegg, i den østlige versjonen, med like kraft, er konstruksjonens vind mye høyere, og det er derfor den begynner å fungere selv med en svak vind.
På den annen side har den horisontale vestlige vindmøllen sine egne styrker. Ja, det må "holdes medvind", men bladene påvirkes alltid av vinden fra bare den ene siden, noe som øker energiproduksjonen. Den østlige, med hver revolusjon, opplever et øyeblikk når bladene snur og vinden "treffer" dem fra den andre siden. Det er nok treghet til at strukturen kan rotere videre, men masten rister voldsomt, og en del av rotasjonsenergien går for å kompensere for "støtet". På grunn av disse variable belastningene må masten eller tårnet gjøres sterkere og mer massiv. Resultatene er åpenbare: den vestlige vindturbinen er vanskeligere å bruke, men mer effektiv og billigere.
Vindmøller var ekstremt utbredt i Europa opp til dampmaskiner og elektrisitet. De krevde nesten ikke personell, kraftledninger (som er viktig i landlige områder), og var mindre støyende. Vel, versjonen av en vindmølle som løfter vann fra en brønn er fremdeles ekstremt populær i den tredje verden, der elektrifisering fortsatt ikke har påvirket mer enn en milliard mennesker.
Forsøk på å få venner med vind og strøm ble gjort veldig tidlig. Den første vindturbinen som produserte elektrisitet ble bygget i Danmark i 1890. I Vesten nådde dimensjonene deres på begynnelsen av det 20. århundre 25 meter i høyden, og bladspennet var 23 meter. Akk, alt ble ødelagt av problemet med skiftende vind. Elektrisitet var nødvendig selv når det ikke blåste, og dieselgeneratorer og kraftledninger var ganske billige. Så vindmøllene ble presset inn i fjerne felt, hvor de arbeidet for vanning. Men bare en stund!
Vindens endring i Sovjetunionen
Da den vestlige verden begynte å kvitte seg med vindturbiner på grunn av elektrifisering, tok landet vårt en helt annen vei - "medvind". Som kompensasjon for mangelen på termiske kraftverk opprettet Central Aerohydrodynamic Institute på 1920-tallet en serie små vindturbiner med en kapasitet på opptil 30 kilowatt, og forsynte dem med en hydraulisk akkumulator. Med et generasjonsoverskudd hevet vindturbinen vannet til mastens høyde, og når det ikke var vind, drenerte det vannet tilbake, det snudde vannturbinen, som ga strøm. De ble brukt i Buryatia og andre steder uten kraftledninger. Ordningen er for øvrig ekstremt rimelig - i år ble det bygget et helt kraftverk i Tyskland etter samme konsept, bare mye kraftigere.
I Sovjetunionen, før oppdagelsen av sibiriske olje- og gassfelt, ble alternative energikilder aktivt utviklet av strategiske årsaker. 90 prosent av sovjetoljen ble produsert i Kaukasus, og det var åpenbart at i enhver krig ville fienden prøve å slå der. Dette var hva den franske luftfarten planla å gjøre i 1940. Bare ødeleggelsen av den tredje republikken av Hitler forhindret at dette skjedde. Hitler ønsket selv å gjøre dette, men han lyktes heller ikke. For å beskytte seg selv oppmuntret den sovjetiske regjeringen en rekke alternativer - fra halvannen på vedfyrte gassgeneratorer til … vindturbiner med svinghjulslager.
Ja, nettopp et slikt mirakel ble lansert i Kursk i 1931. Med en kapasitet på bare 35 kilowatt var den utstyrt med en "lagringsskive" (en tredjedel tonn) som roterte i en container som luft ble evakuert fra for å redusere friksjonen. Vindkraftverket til oppfinneren Ufimtsev opplyste huset hans og matet verkstedet selv når det ikke var vind. Han døde imidlertid i 1936, og siden da har stasjonen (den fremdeles står) aldri blitt lansert.
Men selv uten lagringsenheter var sovjetiske vindturbiner blant lederne. I 1931, nær Balaklava, ble verdens kraftigste vindgenerator med 100 kilowatt (knivspenn - 30 meter) bygget. Det er interessant at tyskerne, som i dag er i forkant av utviklingen av vindenergi, da behandlet vindparker ganske frekt. I 1941 slo beskytningen deres ut den største vindturbinen på planeten. Kanskje var det et spørsmål om misunnelse - deres egne vindturbiner ga da ikke mer enn 70 kilowatt og var mye mindre. I 1950-1955 produserte Sovjetunionen 9.000 vindmøller i året - med en kapasitet på opptil hundrevis av kilowatt. Vel, hvordan ellers kunne de jomfruelige landene og nord tilføres energi før dieselgeneratorer?
Vind av uavhengighet
Sovjetisk vindkraft ble drept av etterkrigstiden i billige flytende drivstoff, mens den vestlige ble gjenopplivet av oljekrisen på 1970-tallet. Deretter modnet ideen om energiuavhengighet fra de nervøse og utsatt for et monopolkonspirasjon fra de østlige forsynende folk på bekostning av vindenergi.
Ved første øyekast står vi overfor en klar regresjon. Hvorfor bytte fra stabile energikilder til de som bokstavelig talt er avhengige av brisen? Videre fortalte russiske tjenestemenn oss for noen år siden at vindmøller i Europa produserer dyr energi. La oss prøve å finne ut av det.
Dagens vindmølle med horisontal akse er faktisk ikke så avhengig av de minste svingningene i vindhastigheten. Vestas V164 er 220 meter høy (en og en halv pyramider av Cheops) og kniver med en sving på 164 meter (mer enn 50-etasjes bygning). Den totale vekten av glassfiberbladene er 100 tonn. Faktisk har et slikt design sin egen lagringsdisk, bare massen er 300 ganger større enn Ufimtsevs.
Samtidig forventes det en ytterligere økning i høyden på vindmøllene og bladets spennvidde, noe som betyr at de er enda mindre truet av små stopp. Det antas at det er fornuftig å øke dimensjonene minst til en høyde på 300-400 meter og et knivspenn på opptil 300 meter.
Fra og med Siemens 'Enercon E-126, er det allerede en metode for å lage slike kolossale kniver - de består av to seksjoner som settes inn i hverandre. En rekke produsenter planlegger å øke antallet til og med til tre.
Kraften til den samme Vestas V164 har allerede oversteg 9 megawatt, og en dobling av bladets spenn vil gi en økning i kraften til vindturbinen til 40 megawatt. Enda viktigere, med hvert hundre høydemeter øker den gjennomsnittlige årlige vindhastigheten markant. Med veldig store strukturer er det fornuftig å bygge vindparker selv i skogkledde områder der vindhastigheten vanligvis er ganske lav nær bakken.
På grunn av den kontinuerlige veksten av størrelsen på vindturbiner, faller kostnadene for energien deres stadig. Døm selv: folk vet å bygge billig 828 meter høye bygninger, og med veksten av høyden vokser kostnadene lineært. Men produksjonen av vindmøllen med hver dobling av høyden vokser allerede i kvadrat. Stordriftsfordelene er veldig merkbare i vindenergi.
Faktisk, selv for fem år siden, i 2012, produserte vindmøller i Vesten strøm mer enn 10 cent per kilowatt-time. I dag har imidlertid dette tallet, som bemerket av US Department of Energy, falt til 4-5 cent per kilowatt-time. Selv nye vindturbiner til havs, som vanligvis er dyrere enn land, gir energi til 6-7 øre per kilowattime, og denne prisen faller enda raskere enn på land. Årsaken er at på sjøen kan du bære blader som er minst 200 meter lange, siden det er mye plass på sjøen "veier" og det er ingen trengsel.
Ok, sier du. Men hva med perioder med ro, når det ikke er sterk vind i flere uker? Vel, det er derfor de bygger vindturbiner til havs i Europa. Det er "passasjer" over havet, hvor det praktisk talt ikke er ro. Heldigvis for europeere er de nær dem og ofte på grunt vann. For eksempel er hele Nordsjøen ganske grunne, som for øvrig det meste av vannet utenfor østkysten av USA. I tillegg ble verdens første flytende vindkraftverk med titalls megawatt i drift i år. Vindmøllene er forankret, og arbeidsdybden for dem er opptil 800 meter. Det totale arealet av havene med en slik dybde er slik at de kan gi energi til hele verden og mange ganger. Tap i høyspent DC-overføringslinjer har nå falt under 3 prosent per tusen kilometer - det vil si at den "marine" vindenergien vil komme til og med inn i landet.
Samtidig bør ikke bærekraften til vindparkene idealiseres. Ja, de kan gi energi hele året, og om vinteren vil de samme vindmøllene til havs gi mer energi enn om sommeren - vinterstormer vil hjelpe. Imidlertid kan de ikke takle morgen- og kveldstoppforbruket - vinden blåser omtrent den samme klokka 19.00 og klokken 03.00. Derfor antas det i Vesten at flere prosent av den totale årlige produksjonen vil fortsette å leveres av "topp" gasskraftverk. Samtidig vil de forbruke mye mindre drivstoff enn i dag, når matriser med havvindmøller ennå ikke er bygget. Men det er verdt å huske at dette neppe vil trenge å vente lenge.
I dag produserer vindenergi mer enn en billion kilowattimer i året - mer enn hele energisektoren i Russland. Og hvis strømproduksjonen i vårt land ikke har vokst siden 1990 (på grunn av omtrent samme volum industriproduksjon), så kan dette ikke sies om vindturbiner. For bare 10 år siden ga de ikke engang en tidel av dagens produksjon. Vi kan trygt si at om ti år vil WECs på planeten gi mye mer enn de gjør nå. Dessuten bygges mest av alle vindturbiner for tiden av Kina, og der vet de hvordan de skal distribuere virkelig masseproduksjon.
tatt av vinden
Russland kan skryte av den mest uventede piruetten på menneskehetens vei til vindenergi. Da WPP var upopulær i Vesten, økte de i vårt land. Da de begynte å bli aktivt utviklet i verden, dukket det opp folkemengder av eksperter fra energiindustrien i landet, som påpekte: "Stedet for vindturbiner i Europa er over." Det er sant at siden vi begynte å si dette, har kapasiteten til vindkraftverk blant europeerne blitt tidoblet og fortsetter å vokse. Tilsynelatende ble ikke meningene fra våre eksperter formidlet til dem.
Vel, i 2016 ombestemte vi oss plutselig igjen, for å si det så, vi kom tilbake til Sovjetunionen Dorezhnev. Rosatom var den første til å si sitt tungtveiende ord på statsnivå. Dets viseadministrerende direktør Vyacheslav Pershukov bemerket ærlig: etter å ha oppfylt eksisterende ordrer om bygging av nye atomkraftverk i utlandet, kan Rosatom sitte igjen uten utenlandske byggeprosjekter, siden dette markedet raskt krymper. Atomgenerering utenfor Russland er faktisk i tilbakegang, og ingen utsikter til en vei ut av det er i sikte.
Hovedårsaken er enkel: vestlig bygget atomkraft er dyrt. Energien til russiskbygde atomkraftverk er billigere, men likevel ikke så mye som for nye vestlige vindturbiner. Ja, for å kompensere for inkonsekvensen trenger du noen få gassfyrte termiske kraftverk, men atomkraftverk trenger dem også. Tross alt gir reaktoren alltid den samme effekten, og folk bruker mye mer om dagen enn om natten. Med lik pris og like problemer vil den vestlige kjøperen, som alltid er under press fra de “grønne”, aldri velge nukleærgenerering.
Her sier Pershukov også: mulighetene for å bygge nye store atomkraftverk i utlandet er praktisk talt oppbrukt. - Vi bør ikke tjene penger på markedet for atomteknologi. Alle. Ellers fungerer det ikke,”bemerker han riktig.
Selvfølgelig, hvis du først forlater noe virksomhet i et tiår, og deretter tar på deg det når konkurrenter allerede har teknologier som har blitt utarbeidet i årevis, bør du ikke stole på lederstillinger med en gang. Derfor fulgte Rosatom stien som allerede var slått av Peter I og begynte å lære en ny (eller rettere sagt, en gammel, godt glemt i vårt land) fra nederlenderne. Gjennom et datterselskap dannet han et partnerskap med Lagerwey. Innen 2020 planlegger det statlige selskapet å bygge 26 små vindparker med 610 megawatt - med start i Ulyanovsk-regionen i 2018. Ja, dette er mindre enn en hundredel av den årlige globale innspill, men Rosatom lærer av disse smulene. I tillegg er det i 2020 planlagt å lokalisere produksjonen av vindmøller i Russland med 65 prosent.
Det blir vanskeligere senere, når du må gå i stor skala. Det er umulig å produsere vindturbiner med en total kapasitet på bare hundrevis megawatt per år med fortjeneste. Dette er en stor virksomhet, uten masseproduksjon, vil det ikke være noen lav pris i den. Derfor er det nødvendig å utvide både konstruksjonen av vindturbiner i vårt land og komme inn på verdensmarkedet. Det vil imidlertid være veldig vanskelig å konkurrere her.
Kjemper som Vestas har brukt flere tiår på å perfeksjonere teknologiene sine og bygget helt unike fasiliteter. For eksempel et anlegg for produksjon av titanblader på titalls tonn, lokalisert på øya, spesielt for å gjøre det lettere å transportere en så vanskelig last til landveier. Hvor Rosatom vil bygge dette, og om det vil være i stand til å holde tritt med det stadig forbedrende vindturbinmarkedet er et spørsmål og ikke enkelt.
I en kommentar til KP bemerket Rosatom-representant Andrei Ivanov at NovaWind, Rosatom-divisjonen som er ansvarlig for prosjekter innen "den nye energien", hadde blitt enige om å etablere et joint venture med Lagerwey - Red Wind BV. Det vil håndtere lokaliseringen av vindturbinproduksjon i Russland, og mer spesifikt - i Volgodonsk, nær eksisterende fasiliteter i Rosatom. Vindturbiner med 2,5 og 4,5 megawatt skal bygges i vårt land. Totalt vil Red Wind levere 388 av disse vindturbinene innen 2022, hvorav de første 60 først vil bli montert i Russland - fra Lagerwey-komponenter - og først da vil det fremstå "lokale" vindturbiner med så imponerende dimensjoner.
Med atomkraftverket var det mye lettere for ham. Tross alt ble de ikke bare opprettet i Sovjetunionen, men de sluttet ikke å bygge og forbedre seg i vårt land. Det å være den første i det du er pioner i er mye lettere enn der du må lære av andre. La oss håpe at statsgiganten vil lykkes, spesielt siden den har godt ingeniørpersonell.
Fremtidens vind
La oss innse det: vindturbiner blir neppe den viktigste energikilden for menneskeheten de neste tiårene. Ja, i Danmark leverer de allerede mesteparten av elektrisitet, og i USA leverer de mer enn vannkraftverk. Men i land der det fremdeles er mange klare dager, utvikler solenergi seg nå mye raskere enn vind. Prisene på strøm oppnådd med hjelpen synker enda raskere enn vindparkene. Allerede på begynnelsen av 2020-tallet vil den innhente vindturbiner i produksjonen og bli den viktigste rammen som ødelegger kull og hydrokarbonenergi.
Men for land med nordlige territorier kan vinden spille en annen rolle - hovedgeneratoren. Dette vil neppe skje i Russland, og ikke bare fordi vi sør for Samara har mye sol. Enda viktigere, vi kan ikke forlate atom- eller gassenergi på grunn av den enorme infrastrukturen som ble bygget for dem. Og likevel vil vindmøller innen 2030 bli hyppige elementer i russiske landskap - slik de er nå i Tyskland eller Storbritannia.
