РАЗВИТИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАЛОЭТАЖНЫХ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ПРИ СОЗДАНИИ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В УЗБЕКИСТАНЕ

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматриваются проблемы в области энергетики. Освещаются энергия ветра и проблемы ее использования, проведенные по ним исследования, мнения ученых. Даны предложения и рекомендации по развитию источников энергии ветра в Узбекистане.

ABSTRACT

This article deals with problems in the field of energy. Wind energy and the problems of its use, studies carried out on them, opinions of scientists are highlighted. Proposals and recommendations for the development of wind energy sources in Uzbekistan are given

Ключевые слова: солнечная энергия, энергия ветра, ветряная электростанция, электростанция, энергосеть, инвестиции.

Keywords: solar energy, wind energy, wind farm, power plant, power grid, investments.

Введение. Одной из самых больших проблем, стоящих сегодня перед человечеством, является энергетическая проблема. Увеличение количества людей во всем мире, развитие промышленности вызывают увеличение потребности в топливе и энергии. В нашей стране, особенно в осенне-зимний период, возрастает потребность в топливе и тепле. Уменьшение запасов топлива (нефти, газа, угля) и вызванное ими нарастание экологических проблем, а также увеличение нагрузки на электрические сети требуют перехода на использование возобновляемой, экологически чистой энергии (биотопливо, солнечная энергия, энергия ветра).

Запасы энергии ветра в Узбекистане. Одним из видов возобновляемой энергии является энергия ветра. Ветер – это движение воздушных масс, возникающее в результате неравномерного нагревания земной поверхности и изменения атмосферного давления. Энергия ветра использовалась с древних времен. Запасы энергии ветра в 100 раз больше, чем у речной гидроэнергетики. Но в настоящее время ее производится очень мало.

Немецкими компаниями Geo-Net и Intec Sora совместно с АО «Узбекэнерго» были проведены исследования по изучению энергетического потенциала, распределения и мощности ветровых ресурсов в Узбекистане, на базе Geo-Net была создана карта ветровых ресурсов Узбекистана.

Рисунок 1. Оптимальные места для строительства ветровых электростанций на территории Узбекистана

 Согласно данным, районы со скоростью ветра от 5,0 до 6,5 м/с и более составляют 70–75% от общей площади Узбекистана, районы со скоростью ветра от 3,0 до 5,0 м/с – 20–25%, а районы со скоростью ветра менее 2,5 м/с занимают около 5%. Эти цифры означают, что энергия ветра может использоваться на 95% территории республики. По информации на снимке изучено качественное распределение скорости ветра на высоте 80–85 метров над землей и определено, что Республика Узбекистан имеет огромный потенциал для развития ветроэнергетики. Для строительства ветростанций хорошие результаты даст размещение ВЭУ в Мойнакском районе Каракалпакстана, Конимехском и Тамдинском районах Навоийской области, Кашкадарьинской, Сурхандарьинской, Джизакской, Ташкентской областях.

Производство энергии ветра. Ветер – это вечный запас энергии, порождаемый деятельностью Солнца, которое движется на высоте 7–12 км над поверхностью Земли, его широкое использование является наиболее выгодным аспектом его использования, будь то в пустыне, в предгорьях или в местах, куда не доходят электрические провода.

Рисунок 2. Устройство, преобразующее механическую энергию ветра в электрическую

Рисунок 3. Комплекс ветряных электростанций

Экономически целесообразно использовать ветрогенераторы, если скорость ветра на участке не менее 5 м/с. Ветрогенераторы в 2–4 раза дороже обычных генераторов. Но в некоторых регионах, где энергия ветра постоянна, он является важным источником энергии. Обычно энергия ветра определяется действием определенной площади, перпендикулярной ветру, то есть:

Н _{течение ветра} = 0,0049 × ρ × v × Ф,

где  ρ – плотность воздуха (относительно температуры и атмосферного давления), кг/м³;

v – скорость воздушного потока, м/с;

F – площадь поверхности, м².

Количество энергии, передаваемой ветроэнергетическим устройством, принципиально отличается от количества энергии, вырабатываемой воздушными потоками, потому что часть энергии воздушного потока теряется в лопастях ветроколеса, редукторах и генераторах. Количество затрачиваемой энергии учитывается коэффициентом использования энергии ветра. Мощность ветроэнергетического устройства можно рассчитать по следующей формуле, определяющей поверхность поля, перпендикулярную ветру, диаметром ветроколеса:

Н _вэу. = 0,00386 × ρ × В × Д₂×ξ_лоп.×η_ред.×η_ген,

где  Д – диаметр рабочего колеса, м;

η_ред. и η_ген. – полезные рабочие коэффициенты редуктора и генератора;

ξ_лопас – энергия воздушного потока, которая тратится на лопасти.

Подсчитано, что лопастные ветряные турбины могут иметь эффективность использования энергии ветра до 48%, в то время как общий КПД ветряных турбин еще ниже. Перпендикулярно ветру в основном располагаются лопасти ветряных турбин. Мощность ветряка определяется не количеством лопастей, а диаметром крыльчатки.

Рисунок 4. График зависимости диаметра рабочего колеса ветродвигателя от его мощности

Проблемы использования энергии ветра. Недостатком ветровой энергии является то, что ее скорость постоянно и сезонно меняется, что вызывает множество неудобств в ветрогенераторах. Шум, который издают ветрогенераторы при работе, также является одним из его недостатков. Ветрогенераторы в 2–4 раза дороже обычных генераторов. Но в некоторых регионах, где энергия ветра постоянна, он является важным источником энергии. В настоящее время не существует простого способа хранить электроэнергию, вырабатываемую ветровой или солнечной энергией, в течение определенного периода времени. Такие технологии, как конденсаторы и маховики, могут обеспечивать накопленную энергию в течение минут или часов. Но особое значение имеет наладка электрических сетей, они работают только при одинаковом количестве подводимой энергии. Однако подключить этих новых производителей энергии к существующим сетям будет непросто. Одной из самых больших проблем с использованием непрерывных возобновляемых источников, таких как ветер и солнечная энергия, является воздействие на систему.

Сосредоточьтесь на производстве энергии ветра. Годовой теоретический запас ветра в 100 раз больше общего запаса энергии Земли и составляет 3300 трлн кВт·ч. Но сейчас можно использовать только 10–12% этой энергии. Работа ведется с 2015 года по отчетам о возобновляемых источниках энергии в нашей стране. В 2015 году солнечные электростанции произвели 0,003 млн кВт·ч электроэнергии, а в 2019 году этот показатель составил 0,1 млн кВт·ч. В 2019 году на ветряных электростанциях выработано 15,5 млн кВт·ч электроэнергии.

По подсчетам ученых, 1 кВт энергии ветра экономит 1,5 тонны угля в год, и за счет этого в атмосферу выбрасывается 1,8 тонны углекислого газа, 9 кг оксидов серы и 4 кг оксидов азота. Видно, что использование энергии ветра имеет как экономические, так и экологические преимущества.

Согласно законодательству страны, гражданам, использующим альтернативные источники энергии, предоставляются налоговые льготы. То есть действует льгота в виде освобождения от налога на имущество и земельного налога для физических лиц, использующих альтернативные источники энергии в своих домах, полностью отключенных от существующих энергоресурсных сетей. Льгота предоставляется сроком на 3 года с месяца установки альтернативных источников энергии. Соответствующий сертификат энергоснабжающей организации является основанием для применения льготы. В результате условий, созданных в Узбекистане, возрастает интерес населения к использованию ветрогенераторов малой мощности для электроснабжения жилых домов и офисов. Это показывает необходимость увеличения количества предприятий, выпускающих удобные, дешевые и просто конструктивные варианты ветрогенераторов малой мощности из местного сырья и способствует их популяризации.

В целях решения вышеуказанных энергетических проблем, поиска новых источников энергии, расширения сферы применения возобновляемых источников энергии в энергосистеме в Узбекистане реализуются масштабные проекты при поддержке Азиатского банка развития, Всемирного банка и Европейского банка реконструкции и развития. В частности, отношения сотрудничества налажены с дочерними компаниями саудовской компании ACVA Power, французской компании Tota Eren, компании Masdar из Объединенных Арабских Эмиратов, инвестиционного холдинга Mubadala Investment Company в г. Абу-Даби. Конкретные проекты в течение 10 лет разрабатывались путем расширения объемов работ по производству альтернативных источников энергии. В этот период планируется построить солнечные электростанции общей мощностью 5 тыс. МВт и ветряные электростанции общей мощностью 3 тыс. МВт.

Выводы и предложения. В нашей стране спрос на электроэнергию увеличивается в результате роста численности населения, нового строительства, увеличения производственных предприятий. Поскольку большинство тепловых электростанций устарели, необходимо использовать возобновляемые источники энергии для предотвращения потерь при подаче электроэнергии и обеспечения населения природной чистой электроэнергией. После углубленного изучения возобновляемых источников энергии в зарубежных странах было бы целесообразно применить следующие предложения для решения проблем в нашей стране:

• привлечение инвесторов и привлечение инвестиций для устройств возобновляемой энергии;
• расширение использования возобновляемых источников энергии;
• для повышения уровня компетентности в сфере энергетики необходимо расширять учебные центры и открывать новые, разрабатывать программы переподготовки работников, в том числе учебные программы подготовки специалистов по технологиям возобновляемой энергетики;
• импорт и внедрение оборудования и технологий разных стран;
• осуществление работ по созданию предприятий по производству оборудования возобновляемых источников энергии в нашей стране;
• в нашей стране есть возможность производить маломощные ветрогенераторы из местного сырья, используя этот «самый эффективный ветрогенератор», широкое применение в производстве за счет поддержки выбора проектов;
• продвигать использование ветряных электростанций, солнечных батарей и солнечных коллекторов в своих домах.

Список литературы:

1. Концепция Стратегии развития Республики Узбекистан до 2035 года.
2. Президент Республики Узбекистан Шавкат Мирзиёев 13 января провел совещание, посвященное обсуждению основных задач текущего года по дальнейшему развитию электроэнергетической отрасли // Народное слово. – 2019. – № 10.
3. Решение Президента Республики Узбекистан Шавката Мирзиёева от 1 февраля 2019 года № PQ-4142 / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://lex.uz/docs/4188744.
4. Тоиров О.З., Алимходжаев К.Т., Алимходжаев Ш.К. Возобновляемые источники энергии. Перспективы производства и использования в условиях Узбекистана : монография. – Ташкент : Наука и техника, 2019.
5. Указ Президента Республики Узбекистан от 7 февраля 2017 года № ПФ-4947 «О стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан» // Народное слово. – 2017. 8 февр.