ВЕТЕР НА КОЛЬСКОМ

по материалам и интервью сотрудников лаборатории возобновляемой энергетики КНЦ РАН Минина В.А. и Дмитриева Г.С. (2005)

            Проблема использования высокопотенциальных ветроэнергоресурсов Кольского полуострова и вовлечения их в топливно-энергетический баланс позволит сократить объемы ввозимого в регион органического топлива, уменьшить загрязнение окружающей среды, повысить энергетическую независимость региона.

            Результаты исследований показали, что технические ветроэнергоресурсы Кольского полуострова в приземном слое высотой 100 метров оцениваются примерно в 350 млрд. кВт-ч при суммарной установленной мощности ветроэнергетических установок (ВЭУ) около 120 млн. кВт. Наибольшим потенциалом ветровой энергии располагают прибрежные районы Баренцева и Белого морей, где среднегодовые скорости ветра на высоте 10 метров составляют 5-9 м/с. Технические ветроэнергоресурсы узкой (шириной 15-20 км) прибрежной полосы со среднегодовой скоростью 7 м/с и выше составляют около 125 млрд. кВт-ч при установленной мощности ВЭУ свыше 40 млн. кВт. Это значительно превышает выработку и мощность, которыми располагает в настоящее время Кольская энергосистема. Использование наиболее доступной и выгодной части этих ресурсов может внести значительный вклад в развитие энергетики региона.

            Предпосылки эффективного использования энергии ветра:

            В прибрежных районах Кольского полуострова складывается благоприятный режим ветра. Максимум интенсивности ветра приходится на зимнее время и совпадает с сезонным увеличением потребления электрической и тепловой энергии. Существенно, что зимний максимум находится в противофазе годового стока рек. Это создает благоприятные условия для совместного использования ветровой и гидравлической энергии.

            На Кольском полуострове имеются районы с преобладающим и направлениями ветра. К числу их относится в первую очередь северное побережье полуострова. Здесь в зимние месяцы (октябрь - март) на ветры юго-западной четверти приходится 60-80% времени. Наличие господствующих направлений ветра позволяет более компактно и с меньшими затратами размещать ВЭУ на местности.

            В настоящее время на Кольском полуострове две трети электроэнергии вырабатывается в его южной части, где расположена Кольская АЭС, Нивский и Ковдинский каскады ГЭС, в то время как большая часть потребления энергии приходится на центральную и северную части, где сосредоточены основные энергоемкие производства. Следствием этого являются большие перетоки энергии и связанные с ними потери в электрических сетях. Сооружение на северном побережье Кольского полуострова крупных ветроэнергетических комплексов могло бы улучшить сложившееся положение, а также открыло бы дополнительные возможности для экспорта "зеленой энергии" (энергии "из ветра") в соседние европейские страны.

            Основные направления использования ветровой энергии:

1. Участие ВЭУ в энергоснабжении удаленных автономных потребителей. В прибрежных районах Кольского полуострова имеется большое количество удаленных децентрализованных населенных пунктов (отдельных поселков и сел, метеостанций, маяков, пограничных застав, объектов Северного флота и т.д.), энергоснабжение которых осуществляется от местных источников - дизельных электростанций, бензиновых агрегатов, мелких котельных на угле и дровах. Все перечисленные потребители сталкиваются с огромными трудностями в топливоснабжении. Из-за удаленности и плохих транспортных связей затраты на топливо возрастают на 50-80%, в труднодоступных районах - до 200 % и более. Участие ВЭУ может способствовать экономии до 30-50%, а в наиболее ветреных районах до 60-70% дефицитного органического топлива.

2. Участие ВЭУ в теплоснабжении потребителей. Речь может идти о применении ветроэнергетических установок для теплоснабжения небольших городов и поселков, расположенных в ветренных районах, охваченных централизованным электроснабжением, но испытывающих трудности с поставками топлива. Имеется ряд обстоятельств, благоприятствующих такому использованию ВЭУ. Отопительный сезон на Кольском полуострове длится 9 месяцев. При этом в зимнее время скорости ветра заметно выше, чем в летние. Сезонный максимум потребности в тепловой энергии со стороны потребителя совпадает с возможным поступлением энергии от ВЭУ. Ветер, как известно, является вторым после наружной температуры воздуха параметром, определяющим объемы теплопотребления. Применение ВЭУ превратит ветер из климатического фактора, определяющего повышенные теплопотери, в полноценный источник энергии, обеспечивающий именно в ветреные периоды активное поступление энергии на нужды отопления.

            У большинства потребителей доля теплопотребления в общем объеме энергопотребления весьма высока и порой достигает 70-90%. Применение ветроустановок в этих условиях будет способствовать экономии дорогостоящего топлива, доставляемого на Кольский полуостров за 1500-2000 км.

            При использовании энергии ветра на нужды отопления не обязательны высокие требования к качеству энергии, вырабатываемой ВЭУ. Это позволяет максимально упростить конструкцию ВЭУ, сделав ее одновременно и более дешевой и более надежной.

            При использовании ВЭУ для теплоснабжения представляется возможность успешно бороться с основным недостатком ветровой энергии - непостоянством во времени.

Кратковременные секундные и минутные изменения мощности ВЭУ сглаживаются за счет аккумулирующей способности системы теплоснабжения. Более продолжительные колебания (в течение десятков минут и нескольких часов) могут выравниваться за счет аккумулирующей способности отапливаемых зданий. Во время длительных затиший в работу могут включаться специальные аккумулирующие устройства или резервные источники тепла на органическом топливе.

            Крупномасштабное применение ВЭУ в составе энергосистемы. Это направление представляется наиболее перспективным. Успешному развитию системной ветроэнергетики на Кольском полуострове могут способствовать: высокий потенциал ветра: благоприятное сочетание годового хода ветра и годового стока рек, при котором ветер и гидроэнергия удачно дополняют друг друга; наличие в составе Кольской энергосистемы 17 ГЭС с водохранилищами суточного, сезонного и многолетнего регулирования. Гидроэлектростанции могут сгладить неравномерность поступления в систему энергии от ветроэнергетических установок, облегчить увязку режимов совместной работы парков ВЭУ с энергосистемой и получить значительный выигрыш в виде дополнительной гарантированной мощности и выработки энергии.

            Системную ветроэнергетику на Кольском полуострове целесообразно развивать в первую очередь там, где дуют устойчивые сильные ветры, имеются дороги для доставки ВЭУ и есть возможность подключения ВЭУ к энергосистеме. Желательно, чтобы поблизости находились действующие или строящиеся гидроэлектростанции. На Кольском полуострове имеется ряд районов, отвечающих этим требованиям.

            Во-первых, район примерно в 100 км восточнее Мурманска, охватывающий две Серебрянские (355 МВт) и две Териберские (156 МВт) гидроэлектростанции. Среднегодовые скорости ветра на высоте 10 м в этом районе составляют 6-8 м/с. Масштабы возможного использования ветроэнергоресурсов в этом районе, представляющем собой открытую тундру, практически лишенную растительности, необычайно велики. Данный район связан с Мурманском двумя линиями электропередачи напряжением 330 кВ и 220 кВ и благоустроенной автодорогой. Имеются причальные сооружения в порту пос. Териберка на побережье Баренцева моря.

            Во-вторых, район, расположенный в 30-50 км к северо-западу от Мурманска и Североморска. Этот район имеет повышенный потенциал ветра (среднегодовые скорости 6-7 м/с), развитую сеть линий электропередачи, благоустроенные автодороги и тяготеет к Туломскому каскаду ГЭС (308 МВт).

            В-третьих, крайний северо-западный район, граничащий с Норвегией. Потенциал ветра здесь достаточно высок (среднегодовые скорости 5-7 м/с). Поблизости находится крупный потребитель электроэнергии - АО "Печенганикель". Вдоль границы с Норвегией на реке Паз расположено 5 гидроэлектростанций суммарной мощностью 188 МВт. Имеется выход в энергосистему Норвегии.

            В-четвертых, район Хибинских гор, где на так называемых плато на высоте около 1000-1100 м над уровнем моря имеются удобные площадки для размещения парков ВЭУ. Здесь находится крупнейший рудник "Центральный" акционерного общества "Апатит", на котором ведется открытая добыча апатитовой руды. Рудник обеспечен централизованным электроснабжением, к нему проложена благоустроенная автомобильная дорога, по которой передвигается большегрузная техника. На метеостанции "Центральная" среднегодовая скорость ветра составляет 6,4 м/с, что свидетельствует о привлекательности использования энергии ветра в этом районе.

            В-пятых, горный массив около города Мончегорска - хребет Мончетундра с покатыми вершинами высотой 700-1000 м над уровнем моря. Здесь, как и в Хибинах, можно ожидать среднегодовые скорости ветра порядка 6,0-6,5 м/с. Данный район располагается в непосредственной близости от автомагистрали С.-Петербург - Мурманск. Здесь проходят магистральные линии электропередачи напряжением 150, 220 и 330 кВ. Вырабатываемая электроэнергия, вливаясь в энергосистему, может быть направлена в первую очередь в Мончегорск к такому энергоемкому потребителю, каким является предприятие цветной металлургии - акционерное общество "Североникель", осуществляющее электролиз никеля, меди, кобальта.

            В указанных районах можно ожидать эффективную работу ВЭУ с числом часов использования установленной мощности в году 2500 4000. Себестоимость вырабатываемой энергии в перспективе может составить 2,5 -3,0 цент/кВт-ч. Эта энергия может быть направлена как на внутренний рынок, так и в виде маркированной ("зеленой") энергии - в соседние европейские страны.

            Получен уже и первый положительный опыт практического использования энергии ветра на Кольском полуострове. На ветроэнергетическом полигоне КНЦ РАН в пос. Дальние Зеленцы проведены многолетние испытания опытных экземпляров ВЭУ мощностью 2-7 кВт, опробовано их участие в электро - и теплоснабжении автономных потребителей. В 2001 г. вблизи г. Мурманска введена в эксплуатацию сетевая ВЭУ мощностью 200 кВт, работающая на энергообеспечение гостиницы "Огни Мурманска". Выбраны перспективные площадки для сооружения ветропарков мощностью 5, 10 и 50 тыс. кВт в районе Териберского и Серебрянского каскадов ГЭС. По заказу "Колэнерго" прорабатывается вопрос о строительстве в этом же районе ветропарка мощностью 100 МВт для работы в составе Кольской энергосистемы.