Инжиниринг ветряной электростанции

• Нынешнее состояние и перспективы развития ветроэнергетики
• Развитие ветроэнергетики в Российской Федерации
• Ветряные электростанции: плюсы и минусы
• Основные проблемы при проектировании ветропарков
• Выбор места для строительства ветроэлектростанции
• Выбор ветрогенератора для электростанции
• Оценка инвестиционных затрат и финансирование проекта
• Наши услуги по инжинирингу ветряных электростанций

В последние годы крупнейшие страны мира столкнулись с энергетической дилеммой.

С одной стороны, спрос на электрическую энергию растет стремительными темпами, но с другой стороны, организации по защите окружающей среды требуют сокращения производства дешевой энергии ТЭС и АЭС.

Чтобы удовлетворить эти две потребности экономичным образом и оптимально использовать имеющиеся ресурсы, многие компании в России и за рубежом обратились к возобновляемым источникам энергии.

Услуги по инжинирингу ветряных электростанций сегодня способствуют снижения зависимости бизнеса от ископаемого топлива.

Ветроэнергетика становится полностью зрелой и великолепно отлаженной отраслью, привлекающей многомиллионные инвестиции в России, Европе, Северной Африке, Ближнем Востоке и других регионах мира.

Рынок профессиональных услуг по инжинирингу и строительству ветряных электростанций (ВЭС) растет со скоростью более 10% в год.

Мы предлагаем полный спектр инвестиционных и инжиниринговых услуг в энергетике, включая прединвестиционные исследования, финансирование, детальное проектирование, строительство, оптимизацию технологических процессов и модернизацию ветряных электростанций в любой точке мира.

Нынешнее состояние и перспективы развития ветроэнергетики

С начала своего широкого развития в 1980-х годах мировой рынок ветроэнергетики расширялся в геометрической прогрессии.

За два десятилетия, между 1990 и 2010 годами, установленная мощность ветроэлектростанций в мире увеличилась в 50 раз.

Прогнозы показывают, что в 2030 году установленная мощность в мире будет в 10 раз больше в 2010 году, а в 2050 году в 20 раз.

Это сопровождается ежегодным снижением стоимости электрической энергии от альтернативных источников, как это происходит и с фотоэлектрической энергией.

На сегодняшний день ветровая энергия является наиболее распространенной современной возобновляемой технологией.

На конец 2017 года суммарная мощность ветроэлектростанций в мире достигла 540 ГВт. Она является вторым источником получения энергии из возобновляемых источников после гидроэнергетики.

В конце того же 2017 года энергия ветра обеспечивала около 5% мирового спроса на электроэнергию, тогда как в конце 2006 года на ее долю приходилось лишь менее 1%.

Этот рост был достигнут за счет суммирования двух факторов:

• Государственная политика, которая стимулирует использование ветроэнергетики в основных промышленно развитых странах.
• Существенный прогресс в технологии производства ветряных турбин, сопровождающееся удешевлением оборудования.

Как и в случае других возобновляемых источников, уменьшение цены на электроэнергию ветра напрямую связано с ростом установленной мощности.

С увеличением установленной мощности ВЭС возникает экономия: чем выше установленная мощность, тем ниже стоимость произведенной энергии.

Одним из факторов, который, среди прочего, помог снизить стоимость энергии ветра, является продолжающееся увеличение размера ветряных турбин. Укрупнение оборудования способствует дальнейшему повышению конкурентоспособности по сравнению с электроэнергией, получаемой из ископаемого топлива.

Почему увеличивается размер ветряных турбин?

Мощность ветрогенераторов пропорциональна площади, охватываемой лопастями, поэтому увеличение диаметра ротора подразумевает увеличение мощности ВЭС. Чем меньше ветровых турбин используется для производства определенной энергии, тем ниже затраты на их содержание.

С другой стороны увеличение размеров турбин уменьшает расходы на строительство ветроэлектростанций. Это приводит к уменьшению затрат на МВт, поэтому компаниям выгоднее увеличивать размеры ветрогенераторов, а не их число.

Очевидно, что увеличение диаметра роторов и, следовательно, длины лопастей, влечет за собой материально-технические проблемы при транспортировке и установке компонентов.

Поэтому сложно сказать, смогут ли размеры турбин продолжать расти или, наоборот, они достигают предела из-за законов физики и из-за логистических проблем транспортировки таких огромных ветрогенераторов к местам установки и эксплуатации.

При этом морские ветровые электростанции имеют наибольший потенциал роста.

Оффшорная ветроэнергетика и наземная ветроэнергетика идут разными технологическими путями. На суше генераторы растут не так быстро, а на побережьях эксперты отмечают все большие и большие мощности.

Это связано с более упорядоченной логистикой транспортировки тяжелого оборудования в прибрежные районы.

Что ожидать инвесторам в ближайшем будущем?

Стремительное развитие технологий делает ВЭС важным источником возобновляемой энергии, наряду с фотоэлектрическими солнечными электростанциями.

Они становятся будущим мировой энергетики по мере истощения запасов ископаемого топлива.

Главные тенденции развития ветроэнергетики, которые должен учитывать бизнес, состоят в увеличении мощности ветрогенераторов и быстром расширении ветряных парков на морских побережьях, где ветры наиболее сильные и постоянные.

Основными факторами развития отрасли считаются:

• Сокращение запасов ископаемого топлива.
• Развитие и удешевление технологий производства энергии.
• Государственная поддержка возобновляемых технологий.
• Растущая социальная обеспокоенность по поводу выбросов парниковых газов.
• Необходимость отказа от ядерной энергии как потенциально опасной.
• Потребность в автономных источниках энергии для удаленных районов.

Ожидается, что в ближайшие годы возобновляемые технологии, особенно энергия ветра, станут более заметными на мировой арене производства электроэнергии.

Наша компания со своими надежными партнерами, предоставляющие услуги по финансированию и инжинирингу ветряных электростанций в России и за рубежом, готовы разработать надежный источник энергии для вашего бизнеса.

Развитие ветроэнергетики в Российской Федерации

Развитие ветроэнергетики в России имеет богатую историю.

Еще в 1930-х годах в стране был открыт первый в мире исследовательский центр ветроэнергетики.

Между 1914 и 1918 годами русский ученый Н.Е. Жуковский и другие разработали теорию ветряных мельниц и поведения лопастей в воздушном потоке.

Теория заложила основу для современной ветроэнергетики — предел Жуковского-Беца, определяющий максимальный коэффициент использования энергии ветра ветротурбиной.

В 1931 году около Балаклавы была построена пилотная ветровая турбина Д-30 с диаметром ротора 30 м и асинхронным генератором мощностью 400 кВт. В то время подобного проекта в мире не существовало. Не менее уникальным в мировом масштабе было создание более чем 40 тысяч ветрогенераторов мощностью 50-100 кВт в 1940-50-х годах, которые использовались в крупных сельских хозяйствах (колхозах и совхозах).

После энергетического кризиса 1973 года государственная программа развития ветроэнергетики привела к разработке новых мегаваттных ветрогенераторов и серийному производству ветрогенераторов мощностью 100-300 кВт.

В конце 1980-х годов была спроектирована и построена турбина «Радуга 1» мощностью 1000 кВт.

Из-за снижения цен на нефть и изменения социальной и политической ситуации 1990-х годов идея развития ветроэнергетики отошла на второй план, до настоящего времени тормозя целый сектор ветроэнергетической промышленности нашей страны.

В последнее время рынок ветроэнергетики в России получил импульс для динамичного роста.

Согласно постановлению правительства №449, власти создают реальный механизм стимулирования развития возобновляемых источников энергии. В планах создание дополнительных мощностей до 4,5 ГВт уже к 2030 году.

По оценкам экспертов, Россия располагает самыми большими в мире ветровыми ресурсами. Развитие отечественных технологий и активное сотрудничество с зарубежными партнерами позволяет надеяться на появление новых ветряных электростанций в Адыгее, Башкирии, Ростовской области, Краснодарском крае, Калининграде и других регионах.

Сегодня реализуются крупнейшие ветроэнергетические проекты во многих субъектах Российской Федерации, включая знаменитую Ейскую ВЭС и самую большую ветряную электростанцию за Полярным кругом — Кольскую ВЭС на 201 МВт.



С одной стороны, положительная динамика налицо.

С другой стороны, это капля в море на фоне «традиционных» источников энергии, которые доминируют на российском рынке. К сожалению, развитие ветроэнергетики в нашей стране сталкивается с целым рядом препятствий, которые еще предстоит устранить.

Основными проблемами эксперты называют:

• Общая нехватка инвестиций и инвесторов, что в первую очередь связано с непрозрачной схемой вознаграждения и небольшим объемом рынка.
• Значительное количество недостатков в нормативно-правовой базе, включая проблемы землепользования, экологической безопасности и др.
• Нестабильная макроэкономическая ситуация в стране.
• Проблемы с подключением к сети.
• Плохая инфраструктура.

Все эти препятствия необходимо преодолеть, прежде чем Россия сможет приблизиться к ведущим мировым рынкам ветроэнергетики.

Такие страны, как Китай, Германия, Индия и США, ежегодно добавляют до 30000 МВт установленной мощности.

Развитие рынка включает в себя задачу обновления существующих стандартов, внедрения государственной программы планирования участков для проектов ветроэнергетики, начало массового участия государства в пилотных проектах в отдаленных регионах.

Существуют перспективные проекты по производству водорода на крупных ветряных электростанциях. По аналогии с нынешними газопроводами, Россия могла бы получать огромное количество водорода на своих удаленных территориях и поставлять его в Восточную Азию или страны Европейского Союза.

При таком подходе Россия могла бы закрепить свои позиции в качестве поставщика энергии и в долгосрочной перспективе — экспортируя «ветровой газ» вместо ископаемого газа.

Будь то автономные или же более крупные ветряные электростанции, если России удастся запустить ветроэнергетику в ближайшие несколько лет, оживив свой ветроэнергетический сектор на основе имеющихся технических и промышленных ресурсов, это будет способствовать благосостоянию и процветанию страны.

Ветряные электростанции: плюсы и минусы

Экономический кризис 1970-х годов, вызванный ростом цен на нефть, подтолкнул правительства и компании к развитию альтернативных источников энергии.

Впоследствии возникли новые экологические требования, связанные с ухудшением состояния экологии.

Энергия ветра является одним из лучших решений не только для отдельного бизнеса, но и всего населения планеты. Ветряные электростанции не загрязняют окружающую среду, они дают неисчерпаемый источник энергии и замедляют климатические изменения.

Это один из самых дешевых источников энергии, который может конкурировать с другими традиционными источниками энергии, такими как угольные тепловые электростанции или даже с ядерной энергией, если учитывать потенциальные экологические последствия.

Выработка электрической энергии без термического превращения подразумевает отсутствие проблем загрязнения и является исключительно благоприятной с экологической точки зрения.

Современные ВЭС полностью исключают негативные воздействия, связанные с добычей топлива, его преобразованием, транспортировкой и сжиганием.

Использование энергии ветра не влияет на физико-химические характеристики почвы и не вызывает ее эрозии, поскольку не образуются загрязняющие вещества, которые влияют на эту среду, а также не предполагает взрывов или крупных земляных работ.

В отличие от других энергетических объектов, ВЭС не вызывают никаких изменений в водоносных горизонтах ни в плане потребления, ни в плане загрязнения захороненными отходами. Выработка электричества от ветра не производит токсичных газов и не способствует парниковому эффекту или кислотным дождям.



Предлагаем подытожить преимущества и недостатки ветряных электростанций.

Плюсы

Из всех возобновляемых источников энергии энергия ветра имеет наибольшее количество ощутимых практических преимуществ, и вот лишь некоторые из них.

Неисчерпаемый источник энергии

Энергия ветра неисчерпаема, потому что это возобновляемая энергия. Данное направление энергетики развивается независимо от запасов угля, нефти и газа или цены на них. Бизнес может рассчитывать на этот источник в долгосрочной перспективе.

Безопасность для здоровья человека

Поскольку технологический процесс исключает использование ядерного топлива или токсичных химикатов, ветроэлектростанции считаются безопасными для людей.

Возможные последствия аварий на этих объектах несоизмеримы с авариями на ТЭС или тем более АЭС.

С другой стороны, шумовое загрязнение окружающей среды может представлять проблему для жителей близлежащих населенных пунктов. Чем больше ветряных турбин установлено на ограниченной территории, тем больше шума они будут вызывать.

Сокращение влияния на экологию

Ветроэлектростанции являются экологически чистыми объектами, поскольку не производят токсичных отходов, таких как шлам, отработанное ядерное топливо и химические реагенты. Ветроэнергетика сохраняет почву и водоносные горизонты.

Отсутствие выбросов углекислого газа является важным преимуществом в борьбе с глобальными климатическими изменениями.

Тем не менее ветровые электростанции оказывают определенное негативное воздействие на окружающую среду. Эти объекты обычно занимают большие пространства и располагаются в естественных зонах, таким образом изменяя природный ландшафт.

Следует понимать, что в процессе производства ветряных турбин образуются отходы и используются синтетические материалы, влияющие на окружающую среду.

Одним из последствий эксплуатации ВЭС является сокращение популяции местных и перелетных птиц. Ветровые турбины истребляют множество птиц, поэтому они должны располагаться вдали от путей их миграции.

Простота строительства ветропарков

Важным преимуществом для инвестора является простота монтажа и демонтажа оборудования.

Если строительство занимает много времени, это обычно связано с получением разрешений и другими бюрократическими проблемами.

Экономические преимущества

Высокоэффективные современные ветрогенераторы производят электрическую энергию, которая может конкурировать с другими источниками. Это также экономически выгодное решение для мелких хозяйств, расположенных у изолированных районах.

Строительство ветроэлектростанции создает дополнительные рабочие места для местных жителей, одновременно обеспечивая надежное энергоснабжение.

Установка на море

Возможность установки ветрогенераторов в море позволяет использовать более сильные потоки ветра, не занимая ценной земли и не оказывая визуального воздействия на пейзаж. Это является дальнейшим стимулом для развития ветроэнергетики.

В настоящее время значительные денежные ресурсы выделяются на исследования и повышение эффективности плавающих ветрогенераторов.

Минусы

Несмотря на то, что ветроэнергетика имеет много преимуществ и положительных аспектов для окружающей среды, эксперты подчеркивают некоторые недостатки.

Нестабильность ветра

Хотя ветер представляет собой неисчерпаемый ресурс, он также непредсказуем и его трудно контролировать. Будучи малопредсказуемой, ветровая энергия не может быть использована в качестве единственного источника производства электроэнергии.

Чтобы обеспечить потребителей электричеством в безветренную погоду, электростанции должны будут накапливать энергию, используя крайне дорогостоящие технологии.

Слишком сильный ветер может повредить лопасти ветрогенераторов, поэтому владельцы должны отключать оборудование в неблагоприятных погодных условиях. Все это ведет к падению производства электроэнергии и требует сложных решений.

Высокая стоимость установки и обслуживания

Основным фактором, который играет против энергии ветра, является высокая стоимость ветряных турбин. Это может ограничить возможности правительств инвестировать в эту технологию, несмотря на все ее преимущества.

Аналогичным образом, проведение профилактического и корректирующего обслуживания ветряных турбин также требует больших денег и квалифицированных специалистов.

Основные проблемы при проектировании ветропарков

Проектирование ветропарка — это задача с высокой степенью сложности.

Она включает такие разные области знаний, как инжиниринг, экономика, экология или юриспруденция.

В ходе инжиниринговых работ специалисты учитывают многочисленные факторы, влияющие на технико-экономическую целесообразность проекта:

Ветровые условия на площадке

Этот фактор оказывает наибольшее влияние на экономические показатели ветроэнергетического проекта.

Средние значения интенсивности ветра должны быть достаточно высокими, чтобы обеспечить экономическую жизнеспособность ветропарка. С другой стороны, орография местности и наличие препятствий оказывают большое влияние на уровень турбулентности, что напрямую влияет на надежность турбин.

Площадь и конфигурация земельного участка

На площадке для строительства ветряной электростанции должно быть достаточно места для обеспечения работы ветрогенераторов. При этом расстояние между ветряными турбинами не должно быть очень большим, поскольку это увеличивает затраты на электромонтаж, электрические потери в системе и расходы на эксплуатацию и обслуживание.

Факторы окружающей среды

Воздействие ветряной электростанции на окружающую среду должно быть минимальным.

Поэтому инженерам необходимо учитывать разные факторы, такие как маршрут миграции перелетных птиц, наличие близлежащих населенных пунктов и др.

С другой стороны, при выборе участка для строительства необходимо учитывать климатические условия, состояние грунта и его несущую способность. Уделяется повышенное внимание оценке вероятности стихийных бедствий.

Доступ к сети передачи и распределения электроэнергии

Подключение ветряной электростанции к национальной электросети является ключевым фактором, от которого зависит успешная реализация проекта.

С одной стороны, расстояние до точки подключения будет сильно влиять на первоначальные инвестиции. С другой стороны, придется оценить техническую осуществимость указанного соединения с точки зрения предела мощности и стабильности системы.

Специалисты решают эти и другие проблемы, связанные с инжиниринговых ветряных электростанций. Эксперты отвечают за успешную и безопасную работу многомиллионого оборудования в самых труднодоступных уголках планеты.

Выбор места для строительства ветроэлектростанции

Первым шагом при строительстве ветропарка является определение места, где он будет располагаться.

Выбор участка для строительства ВЭС будет обусловлено техническими, экономическими и экологическими критериями.



Для этого анализа используются следующие критерии:

• Текущее и предлагаемое использование земли в выбранных областях.
• Топография местности, которая может рассматриваться как неблагоприятная.
• Близость к подъездным путям для подвоза оборудования и обслуживания.
• Расстояние до экологически чувствительных районов (флора, фауна).
• Близость к населенным пунктам, связанная с получением разрешений.

На этом этапе проекта специалисты, используя специальное программное обеспечение, собирают данные о ветре, которые позволяют оценить ветровой ресурс местности.

Как правило, эти данные содержат преобладающие направления ветра и значения скорости, частоты и мощности на определенной высоте для каждого из сезонов года. Дополнительные параметры включают распределение плотности воздуха, атмосферного давления, температуры, топографии или рельефа местности.

После изучения ветрового атласа выбирается оптимальный район, где будут установлены ветровые турбины.

Чтобы оптимизировать конечную производительность ветропарка, мы должны выбирать районы с самым высоким значением скорости ветра.

Правильное расположение ветрогенераторов и вспомогательного оборудования является необходимым условием для достижения максимальной мощности, минимизации потерь и обеспечения безопасности ветропарка.

Поскольку параметры ветра в каждом участке уникальны, планировка ветропарка разрабатывается строго индивидуально. С этой целью используются специальные программы, которые учитывают рельеф местности и ветровые ресурсы.

Выбор ветрогенератора для электростанции

После выбора участка для строительства и оценки ветрового ресурса инженеры должны подобрать оптимальные ветрогенераторы и вспомогательное оборудование, максимально адаптированное к конкретным условиям и требованиям проекта.

Выбор ветрогенераторов считается одним из ключевых моментов, поскольку их стоимость может составлять от 60 до 80% от общего объема инвестиций. Вот почему предварительное изучение характеристик ветряных турбин является важным аспектом для успешной реализации ветроэнергетического проекта.

Все ветровые турбины классифицируются в соответствии с условиями их эксплуатации.

Соответственно, область может быть отнесена к тому или иному классу в зависимости от скорости ветра и допустимых значений турбулентности.

Инженеры имеют богатый опыт в проектировании и строительстве ветроэлектростанций, в том числе в сложных климатических условиях. Мы можем найти идеальный баланс между производительностью, надежностью и стоимостью установок.

Оценка инвестиционных затрат и финансирование проекта

Так называемые инвестиционные затраты фактически являются теми расходами, которые возникают при выполнении проекта строительства.

Они состоят из нескольких групп.

Стоимость ветровых турбин и электрооборудования

Эта статья расходов будет включать стоимость поставки ветровых турбин, а также работы по их установке, такие как транспортировка или сборка компонентов на площадке.

Она может варьировать, поскольку сфера ответственности между поставщиком турбин и производителем будет определена ранее.

Таким образом, цена, указанная производителем, является субъективной, поскольку она может включать только поставку турбин или же учитывать полный объем работ, которые должны быть выполнены для установки под ключ.

Вспомогательное оборудование, такое как электрическая подстанция, трансформатор и компоненты для подключения, представляют собой важную часть инвестиционных затрат.

Стоимость строительных работ

Это все работы, которые необходимо выполнить для строительства ветропарка и адаптации земельного участка. Основные расходы определяются фундаментами, на которых опираются ветряные турбины, подъездными путями к парку и траншеями для прокладки кабелей.

Стоимость прокладки линий электропередач

Важной статьей расхода является прокладка линий среднего напряжения, которые соединяют ветрогенераторы с национальной электросетью, а также оптоволоконные кабели связи.

Прочие расходы

В этом разделе мы сгруппируем расходы, связанные с проектированием, исследованиями на местах, управлением проектом, контролем качества работ и их воздействием на экологию.

Благодаря системному подходу, а также использованию инновационных технологий и партнерству с ведущими производителями оборудования и спецтехники инжиниринговая компания гарантирует реализацию проекта при минимальных инвестиционных затратах и рисках.

Наша компания готова предоставить заказчику финансирование для проекта, в том числе путем получения кредита на строительство в крупнейших банках.

Ветряная электростанция: услуги инжиниринга

Проектирование ВЭС начинается с оценки ветрового потенциала исследуемой области (средние скорости ветра, распределения Вейбулла и многие другие показатели).

Оценка характеристик выбранного района определяет целесообразность строительства.

С учетом параметров доступных ветряных турбин и их расположения инженеры рассчитывают общее время работы и коэффициент нагрузки, количество вырабатываемой электроэнергии. Вся эта информация ложится в основу детального ТЭО (технико-экономического обоснования) для изучения рентабельности проекта.



Также целью этой работы является проведение исследования воздействия на окружающую среду, чтобы оценить последствия строительства для флоры, фауны и для здоровья человека.

Реализация проекта ветроэлектростанции включает три этапа:

Этап строительства:

• Земляные работы, выравнивание и подготовка строительной площадки.
• Строительство и расширение подъездных путей для доступа тяжелой техники.
• Строительство высоковольтных линий электропередач для экспорта энергии.
• Заливка фундаментов для строительства зданий и сооружений.
• Закупка, поставка и сборка ветрогенераторов и другого оборудования.
• Испытания оборудования и ввод в эксплуатацию.

Этап эксплуатации:

• Эксплуатация ветроэлектростанции в штатном режиме.
• Техническое обслуживание и мониторинг состояния оборудования.
• Оптимизация технологических процессов и модернизация объекта.

Этап закрытия проекта:

• Профессиональный демонтаж оборудования.
• Снос зданий и сооружений ветроэлектростанции.
• Восстановление территории.

Специалисты нашей компании готовы оказать вам помощь на любом этапе жизни энергетического проекта.

Мы с партнерами занимаемся международным финансированием и инжинирингом ветряных электростанций по ЕРС-контрактам в разных странах мира.

Предлагаем следующие услуги:

• Изучение ветрового ресурса площадки.
• Поиск потенциально интересных мест для установки ветрогенераторов.
• Технико-экономическое обоснование и помощь с финансированием проекта.
• Получение всех необходимых разрешений на строительство и эксплуатацию.
• Выбор моделей ветряных турбин, подходящих под характеристики объекта.
• Оптимизация конструкции ветроэлектростанции с учетом различных критериев.
• Детальная оценка неопределенностей и рисков, связанной с проектом.

Чтобы узнать больше, свяжитесь с нами.