Развитие ветроэнергетики в Республике Алтай и экологические аспекты безопасности

Актуальность
Распоряжением Правительства Российской Федерации от 27 декабря 2010 г. была утверждена государственная программа Российской Федерации «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года». Программа направлена, в том числе и на обеспечение перехода к рациональному и экологически ответственному использованию энергетических ресурсов и предусматривает суммарное снижение парниковых газов в размере 2436 млн. тонн эквивалентных СО2 за весь срок реализации Программы (2011-2020 годы). Использование ветроэнергетичиских ресурсов России способствует решению данных задач.

Цели и задачи
Цель: проведение технико-экономическое обоснования (ТЭО) строительства ветро-энергетической установки (ВЭУ) для электроснабжения базы отдыха расположенной в Республике Алтай и рассмотрение некоторых аспектов экологической безопасности применения ВЭУ.
Задачи
Отметить технические и экологические аспекты, сдерживающих развитие традиционных видов энергетики;
Рассмотреть экономические и экологические аспекты применения ветроэнергетики в Республике Алтай;
Представить целесообразность применения ветроэнергетики в Республике Алтай;
В качестве примера применения ВЭУ представить ТЭО ветроэнергетической установки для электроснабжения туристической базы:
Расчет электрических нагрузок базы отдыха;
Расчет стоимости строительства ветроэнергетической установки;
Сравнительный анализ различных систем электроснабжения базы отдыха.

Устройство ветряных двигателей
Большинство типов ветродвигателей известны так давно, что история умалчивает имена их изобретателей. Основные разновидности ветроагрегатов изображены на рисунке. Они делятся на две группы:
Ветродвигатели с горизонтальной осью вращения (крыльчатые) (2...5);
Ветродвигатели с вертикальной осью вращения (карусельные: лопастные (1) и ортогональные (6)).
Типы крыльчатых ветродвигателей отличаются только количеством лопастей.

1 – выше 6 м/сек;
2 – от 3,5 до 6 м/сек;
3 – до 3,5 м/сек.
Карта ветровых районов

Схема электросетей Алтайского края

Жилой корпус, рассчитанный на 200 человек;
Столовая вместительностью 100 человек;
2 сауны мощностью до 12 кВт;
Продовольственный магазин.

Жилой корпус:
0,46 кВт/место * 200 человек = 92 кВт
Столовая:
1,04 кВт/место * 100 человек = 104 кВт
2 сауны:
12 кВт * 2 шт. = 24 кВт
Продовольственный магазин:
0,25 кВт/м2 * 30 м2 = 7,5 кВт

Pp = Pзд.макс. + К1 Pзд.1 + … + Кn Pзд.n,
где: Pзд.макс. – наибольшая из нагрузок зданий, питаемых линией, кВт;
Pзд.1 … Pзд.n – расчетные нагрузки всех зданий, кроме здания, имеющего наибольшую нагрузку Pзд.макс., питаемых линией, кВт;

К1, К2, Кn – коэффициенты, учитывающие долю электрических нагрузок общественных зданий (помещений) и жилых домов в наибольшей расчетной нагрузке Pзд.макс..
Рр = Рстоловой + К1 Ржил.корпуса + К2 Рсаун + К3 Рпрод.магаз.
В итоге комплексу потребуется мощность равная:
Рр = 104 + 92*0.7 + 24*0.8 + 7.5*0.8 = 193,6 кВт
К выбору ВЭУ принимается мощность 200 кВт

E = I * H
E – общая мощность аккумуляторов
H – необходимое количество часов работы аккумулятора;
I – ток разряда аккумулятора.
Ток разряда аккумуляторов [А] :
W – нагрузка на аккумулятор;
V – напряжение батареи аккумуляторов;
К – КПД инвертора аккумулятора (принимаем 80%).

= 312,5 А
E = 312,5 * 12 = 3750 А*час
Если принять емкость стандартного автомобильного аккумулятора равную 75 А*час, то понадобится 3750/75 = 50 аккумуляторов.

Сравнительный анализ различных систем электроснабжения:
*- Линия электропередач напряжением 35кВ и длинною примерно 75 км с установкой подстанции 35/10/0.4 кВ
Таблица 1

Таблица 2

Таблица 2

Таблица 3

Заключение
Строительство и эксплуатация ВЭУ носит перспективный экономически-обоснованный характер и имеет практическое значение, в особенности, для объектов Республики Алтай с относительно небольшим энергопотреблением, находящихся в природоохранных зонах или на большом удалении от электрических распределительных сетей.
Строительство и эксплуатация ВЭУ наносят существенно меньший ущерб окружающей природной среде, чем строительство ЛЭП или эксплуатация ДГУ, что имеет в настоящее время большое значение для сохранения уникальных экологических рекреационных зон, таких как Республика Алтай, что является гарантией экологической безопасности данной территории.