Сроки окупаемости ветряных электростанций

Окупаемость Ветроэнергетических установок в условиях средней полосы России

Окупаемость Ветроэнергетических установок в условиях средней полосы России

Самый актуальный вопрос в области ветроэнергетики в России на сегодняшний день — как окупить затраты на приобретение и эксплуатацию Ветрогенератора в условиях слабых ветров средней полосы России.

С учетом нашего опыта эксплуатации Ветроустановок , есть несколько советов, которые помогут при выборе Альтернативного источника энергии уже сегодня получить действительное подспорье в хозяйстве, а не дорогую и бесполезную игрушку .

По опыту работы с ветрами средней полосы России, с Ветрогенератора получается получить, в лучшем случае, до 10% мощности от номинала ВУ летом и 25 — 30 % на зимних ветрах.

Например: Потребитель, установив Ветряк, в центральной части РФ, номинальной мощностью 5 кВт, будет получать реальную мощность 0,5 кВт летом и 1,5 кВт в зимний период.

Очевидным решением проблемы производительности ветряков, при работе на «слабых» ветрах, является добавление солнечных батарей. Гибридные системы (Ветрогенератор + Солнечная батарея = Ветросолнечная электростанция) помогают увеличить мощность Альтернативной электростанции, особенно в летних условиях. Однако темой статьи является повышение окупаемости самой Ветроэнергетической установки, а добавление дополнительных элементов в систему, этому не способствует.

Но вернемся к проблеме окупаемости Ветряных электростанций, для этого есть два направления:

1. Снижение капитальных и эксплуатационных затрат на ВЭС.

2. Повышение производительности ветроэлектростанции.

Однако, рассматривая проблему окупаемости Альтернативной энергетики, нам лучше объединить в обсуждении эти направления в одну общую тему, т.к. они взаимно пересекаются с друг другом, дополняя и усиливая себя.

Первое, на что бы мы обратили внимание — установку не одного мощного Ветрогенератора, а нескольких небольших ветряков. Это диктуется следующими характеристиками Ветроустановок:

— мощные Ветрогенераторы оснащаются мультипликаторами (коробками скоростей), электроприводами разворота «на ветер», дисковыми тормозными системами, жидкостными системами охлаждения и системами электронного контроля под управлением компьютера

/ малые ветряки имеют три — максимум четыре подшипника и механическую систему «буревого» торможения (обычно за счет складывания «хвоста»);

— мощные Ветроустановки имеют большие и тяжелые лопасти с большим диаметром, раскрутить которые под силу хорошему ветру

/ малые модели имеют легкие лопасти, иногда больше трех, и начинают вращаться от ветра 1,5 м/с, одним словом — небольшие Ветряки производительнее больших Ветрогенераторов;

— мощные Ветрогенераторы требуют значительного объема строительных работ, что объясняется большим фундаментом, применением специальной техники и коллективом профессионалов / малые Ветроустановки устанавливаться силами нескольких работников или за счет лебедки. Иногда с использованием автомобиля или трактора, а более тяжелые модели за счет гидравлического цилиндра.

— мощные Ветроустановки просто дороги. При этом они не только в разы могут превышать стоимость нескольких малых систем (равной суммарной мощности — Ветропарк), мощные ВУ дороги в транспортировке, монтаже и наладке, а при эксплуатации — в обслуживании и ремонте / малые Ветрогенераторы за счет своей простоты, дешевы и не требуют, практически, ни какого обслуживания.

— дорогие и мощные модели, даже именитых производителей, легко ломаются и в случае выхода из строя одного, но мощного Ветрогенератора, можно потерять все / ремонт небольших моделей подпадает под правило: «Чем меньше деталь — тем она дешевле как запчасть», и конечно, выход из строя одной единицы, из двух/пяти/десяти ВУ единой Ветроэнергосистемы или Ветропарка, не остановит энергоснабжение объекта.

Второе относиться к потребителям, имеющим хоть какое то подключение к сетям, но не удовлетворенных ее качеством или выделенной мощностью — это Сетевые Альтернативные энергетические системы .

Сетевой комплект = Ветрогенератор (ВУ + СБ или СБ) + сетевой контроллер + сетевой инвертор, предназначен для работы в уже существующую сеть (220 или 380 В) объекта снабжения. Сетевое оборудование, получая непригодную для прямого использования энергию от Альтернативных источников, настраивается на частоту сети и начинает ее снабжение, перерабатывая энергию ветра (и/или солнца) в привычные нам 220 или 380 вольт переменного тока, «бесплатно» и качественно снабжая потребителя.
Для работы этого комплекта не требуется аккумуляторная батарея и средства ее контроля и подзарядки. Это значительно сокращает стоимость Альтернативной энергетической системы и ее эксплуатации, что значительно сокращает сроки окупаемости системы.

При этом, предлагаемые ООО «ТЕРМОДИНАМИКА» сетевые комплекты , имеют дополнительные возможности для организации выделенных линий и подключения любого количества АКБ, на случай необходимости обеспечить бесперебойное питание на объекте. Хотя такое усложнение системы отодвигает сроки окупаемости на годы.

И третье . Как ни странно, в данном случае, мы предлагаем использовать более дорогое Ветроэнергетическое оборудование , но изначально подготовленное для работы на слабых ветрах.

То есть — мы предлагаем, вместо «недорогих» горизонтальных Ветроустановок, дорогие вертикальные Ветрогенераторы VAWT с поворотным крылом, но с меньшим номиналом производительности для каждого конкретного случая.

С учетом того, что данные модели в условиях слабых ветров центральной части РФ, вырабатывают 40% от номинальной мощности летом и 70% зимой, там, где требуется установка 50 кВт горизонтального Ветрогенератора потребуется всего один VAWT с регулируемыми лопастями мощностью 15 кВт.

И, несмотря на то, что новый тип Вертикальной Ветроустановки VAWT в два раза дороже обычного горизонтального Ветрогенератора, при сравнении моделей номинальной мощности, он (VAWT) на треть дешевле обычных ветряков при расчете оборудования на реально полученные киловатты.

Единственный недостаток такой, во всех отношениях «прекрасной» модели Вертикальной Ветроустановки — необходимость периодического обслуживания (смазки) поворотного механизма лопастей.

Давайте подведем итог нашему разговору: возможно ли на сегодня получить окупаемую Ветряную электростанцию работающую в условиях «слабых» ветров.

Подсчитаем:
Например, если среднегодовая скорость ветра составляет 4 м/с, современный горизонтальный полупромышленный ветряк мощностью 10 кВт будет выдавать около 800 — 900 кВтч в месяц. За год работы оборудования выход составит 10200 кВтч. Для выработки такого же количества энергии нам понадобиться семь бытовых киловаттных ветряков (125 кВтч х 7 в месяц) или одна трех киловаттная Ветроустановка VAWT нового типа.
Теперь рассмотрим среднюю стоимость 10200 кВтч за год (при 4 м/с) в виде различных типов комплектаций оборудования «под ключ»:

• Сетевая ВЭС на базе горизонтального ВУ 10 кВт: 900 000,00 руб.

• Сетевой Ветропарк на базе горизонтальных ВУ 1 кВт в количестве 7* шт: 90 000,00** руб. х 7

• Сетевая ВЭС на базе вертикального ВУ 3 кВт с поворотными лопастями: 580 000,00 руб .

При этом стоимость 1 кВтч, (для МО) на сегодня равна, в среднем, 3,00 руб. за кВтч. Считайте.

Вывод очевиден: на сегодняшний день, при ресурсе Ветроустановки в 20 лет, второй и третий варианты — окупаемы , а при некоторых условиях — рентабельны:

— мы рассматриваем наихудший вариант для эксплуатации ветрогенератора — среднюю скорость ветра 4 м/с. Уже при скорости в 5 м/с, все варианты комплектации ВЭС становиться не только окупаемы, но и начинают приносить прибыль. То же произойдет при повышении цен на электроэнергию — при стоимости 1 кВтч = 4,00 руб. затраты окупаются по всем вариантам, а при стоимости 5,00 руб. за кВтч становятся рентабельным даже первый вариант;

— электроэнергия будет только дорожать, а производство бытовых и полупромышленных Ветрогенераторов в мире растет, с появлением новых, более производительных и легких моделей ветряков, а следовательно и более дешевых.

Примечания:

* — то или иное количество ВУ подбирается с учетом ТУ заказчика, путем просчета всех возможных вариантов;

** — без учета монтажных работ, для ВУ мощностью до 1 кВт (включительно) работы по монтажу могут быть выполнены заказчиком самостоятельно, в виду их не сложности.

Ветрогенератор вертикальный: цена, размеры, установка

Приобретая ветрогенератор с вертикальной осью вращения, следует обратить внимание на следующие характеристики:

• — начальная, номинальная и максимальная скорость ветра;
• — номинальная и максимальная мощность;
• — габариты деталей (лопастей, мачты, ротора);
• — общий вес.

Самый большой ветрогенератор в мире – горизонтальный Энеркон Е-126. Он был впервые установлен в Германии в 2007 году. Его общая высота составляет 198 м, диаметр ротора – 127 м, вес – 6000 т, а мощность – 7,58 МВт! Сейчас в Европе используют несколько десятков таких моделей.

Вертикальные ветряки непромышленного назначения при высоте мачты 5 м имеют диаметр ротора 3 м, вес 120 кг и при средней скорости ветра 5-8 км/ч вырабатывают энергию от 4 тыс. до 10 тыс. кВт ч. в год.

Установить ветрогенератор вертикального типа допустимо, в том числе, и в городских условиях с плотной застройкой. Компактные модели можно устанавливать на крышах зданий на высоту до 6 м. На высотных небоскрёбах высота мачты может достигать 15 м. Ветряное колесо нуждается в надёжном закреплении. При установке следует учитывать его диаметр и вес, которые задаются необходимой мощностью. Основание конструкции должно быть крепким и массивным, т.к. оно испытывает существенные нагрузки. Установка ветрогенератора с вертикальным вращением, в отличие от горизонтального, возможна в любой местности.

Как самому сделать ветрогенератор

С целью самостоятельного изготовления ветряка в домашних условиях необходимо, в первую очередь, собрать саму турбину. В зависимости от выбранной конструкции лопастей понадобится фанера (для рёбер и стрингеров) и алюминиевые листы для обшивки (можно заменить на ПВХ) или ABS пластик для изготовления лопастей на верхней и нижней опорах. В качестве оси подойдёт оцинкованная труба.

Установка генератора – важнейший этап. Существуют самостоятельные, но весьма трудоёмкие способы сборки генератора. При этом используются неодимовые магниты для ротора и катушки индуктивности – для статора. Кронштейн статора выполняется из прочного материала, например, из стальных пластин. Его можно вырезать с помощью гидроабразивной или лазерной резки.

Кроме этого, в различных источниках встречаются советы использовать для самодельных ветряков генераторы — двигатели от авто или стиральных машин. А интернет-ресурсы содержат множество детальных схем сборки подобных систем в домашних условиях.

Ветрогенератор – это сложный механизм, и прежде чем приступать к реализации планов по его сборке, необходимо тщательно взвесить все «за» и «против». Ведь для создания надёжного в длительной эксплуатации ветряка понадобится произвести точные расчёты. Также необходимо наличие такого оборудования, как сварочный аппарат, станок для резки металла и прочего расходного материала и инструментов (карбонатное волокно, стекловолокно, эпоксидная смола, уголки, подшипники и многое другое).

Обязательно нужно учитывать сложности при сбалансировании самодельной конструкции – это довольно сложный процесс. Поэтому самодельные ветряки не рекомендуется устанавливать на высоту более полутора метров.

В качестве альтернативы можно рассмотреть вариант сборки ветрогенератора из готовых комплектующих, специально предназначенных для подобной работы. Принимаясь за самостоятельную сборку, помните, что это потребует определённых навыков, будет довольно затратным и займёт много времени. И в любом случае придётся приобретать инвертор. Желательно с функцией контроллера заряда и стабилизацией напряжения.

Вертикальные ветрогенераторы. Цена

Цены колеблются в зависимости от характеристик. Средняя стоимость непромышленных моделей составляет примерно 2000 у.е:

• — мощность 50 Вт, диаметр ветряного колеса (ротора) 1 м, высота 0,6 м, цена зависит от производителя — в районе 1 тыс. у.е;
• — мощность 10 кВт, диаметр ротора 8 м, высота — 6 м, цена около 3,5 тыс. у.е.

Источник

Проблема окупаемости ветрогенератора: размеры, установка, эксплуатация ветряка

Обновлено: 23 февраля 2021

Использование ветрогенератора обычно имеет определенную причину. Чаще всего установка ветряка производится из-за отсутствия другого источника электроэнергии. Реже ветрогенераторы применяются как дополнительные источники, используемые для снижения нагрузки на электросети, расходов на электроэнергию.

В любом случае необходимо подсчитать расходы на приобретение, доставку, обслуживание ветрогенератора и сравнить их с затратами на другие варианты получения энергии. Лишние расходы никому не нужны, поэтому вести учет и сравнивать рентабельность разных вариантов необходимо.

Окупаемость ветрогенератора

Использование ветряка начинается с определенных финансовых вложений. Неважно, приобретался он в готовом виде, или изготавливался из подручных материалов своими руками, расходы присутствуют всегда. Любые затраты вызывают вполне естественное желание знать, что именно приобретается за эти деньги и какой экономический эффект такая покупка создаст. Установка по производству электроэнергии — специфическое устройство, в корне отличающееся от других источников. Прежде чем начинать подсчет барышей, надо разобраться, где их искать.

О чем идет речь?

Говоря об окупаемости, следует правильно понимать, о чем идет речь. В обычном понимании, окупаемость — это возможность возместить затраты. Срок окупаемости — это время, которое необходимо для возмещения расходов. Это базовые понятия, но окупаемость — это просто явление, некий процесс.

Срок окупаемости — это величина, которую можно учесть в каких-либо расчетах, изменить в ту или иную сторону. При этом, если есть окупаемость, значит присутствует либо торговля, либо альтернатива. То есть, купленный ветряк производит энергию, которая продается другим потребителям. Через какое-то время доход перекроет расход, что будет означать окончание срока окупаемости.

Другой вариант — присутствие альтернативного источника энергии, расходы на который за определенный период времени сопоставляются с расходами на ветряк.

Если использование ветряка является единственным способом получения энергии, без продажи другим пользователям, то ни о какой окупаемости речи быть не может. В такой ситуации некорректно даже использование этого термина.

Специфика эксплуатации ветряка

Ветрогенератор — это установка, производящая электрический ток. Он работает на совершенно бесплатном сырье, т.е. ветер достается даром, не требует расходов на изготовление, добычу и т.п. Такие условия существенно отличают ветряки от других электростанций, использующих углеводородное топливо. При этом, ветер — неустойчивый и нестабильный источник.

Для России он является малоперспективным, так как на территории страны преобладают слабые ветра. Ветрогенератор с номинальной мощностью 1 кВт на практике развивает 10 % мощности, т.е. около 100 Вт. В таких условиях приобретение дорогостоящего оборудования при имеющейся возможности подключения к дешевой сетевой энергии исключается.

Актуальным остается лишь вариант использования самодельного устройства, либо приобретение установки при полном отсутствии сетевого подключения.

Приведенные данные показывают, что отдельный ветрогенератор, даже при относительно большой мощности, не окупится никогда. Срок службы оборудования, заявленный производителями, составляет 20 лет. Учитывая сложные климатические условия России, морозные зимы, суточные перепады температур, можно предположить сокращение срока эксплуатации.

Важно! Окупаемость отдельного ветряка, используемого для собственных нужд, нулевая.

Окупаемость ветроэлектростанций

Для ветроэлектростанций, создаваемых с целью реализации электроэнергии, т. е. как промышленное производство, вопрос окупаемости выглядит несколько более удачным. Реализация продукции — электрического тока — позволяет возмещать затраты на приобретение, эксплуатацию и ремонт ветряков. При этом, практические результаты не всегда выглядят блестяще. Так, крупнейшие ветроэлектростанции, существующие в мире, при больших объемах выработки энергии, имеют чрезвычайно низкую рентабельность, а некоторые из них признаны неокупаемыми.

Причина такого положения кроется в неудачном соотношении стоимости оборудования, срока эксплуатации и производительности комплекса. Проще говоря, за время службы турбина не успевает произвести столько энергии, чтобы оправдать расходы на свою покупку и обслуживание.

Такая ситуация характерна для большинства ветроэлектростанций. Нестабильность источника энергии, малая эффективность конструкции в сумме образуют низкорентабельное производство, если рассуждать чисто экономически. Среди возможностей увеличения рентабельности наиболее эффективными считаются:

• повышение производительности
• снижение эксплуатационных расходов

Учитывая особенности российской метеорологии, перспективным путем признается увеличение количества ветряков в составе станции, но снижение их мощности. Получается система, имеющая массу преимуществ:

• отдельные ветряки способны вырабатывать энергию на слабых ветрах, когда большие модели не смогут запуститься
• расходы на приобретение и обслуживание оборудования сокращаются
• выход из строя отдельной установки не создает серьезных проблем для станции в целом
• снижаются пусконаладочные и транспортировочные затраты

Последний пункт особенно актуален для нашей страны, где монтаж ветроэлектростанций происходит в условиях отдаленных или горных регионов, и вопросы доставки и сборки конструкции встают чрезвычайно остро.

Другой способ увеличения рентабельности — использование вертикальных конструкций. Этот вариант в мировой практике рассматривается как малопроизводительный, пригодный для обеспечения энергией отдельных потребителей — частный дом, освещение, насосы и т.д.

В условиях России, где установка больших и мощных турбин нерациональна, вертикальные конструкции становятся наиболее предпочтительными из-за своей возможности работать на слабых потоках и не нуждаться в наведении на ветер. Объединение в станцию покажет более выгодный результат, дающий основания разговаривать об окупаемости оборудования.

Ветрогенератор вертикальный

Рассмотрим вертикальный ветрогенератор внимательнее. Существует масса вариантов конструкции, из которых большинство является лишь проектом, не производится и в продаже не имеется. Недолгий поиск в сети выдает следующую картину: при наличии эффективных и производительных опытных образцов, производятся только разные варианты ортогональных роторов. Стоимость значительно различается — китайские модели заметно дешевле, хотя заявленные показатели вполне соответствуют европейским или американским установкам.

Учитывая реальную выработку 10 % от номинала, рассмотрим установки мощностью 20 кВт. Ветрогенератор Falcon Euro мощностью 20 кВт стоит 1050000 руб. В день он сможет произвести около 48 кВт. Простейший расчет показывает, что за 20 лет службы он произведет 350400 кВт энергии. Разделив цену комплекта на количество энергии получаем цену 1 кВт около 3 рублей. Эта цена расчетная, на практике затраты возрастут, а выработка снизится.

Если использовать более доступные китайские модели, то возникает вопрос о качестве. Насколько оборудование сможет выполнять свои функции в условиях сильных морозов, каков срок службы? Ответы на эти вопросы может дать только практика, поэтому использование таких устройств ограничено. Оптимальным вариантом остается самостоятельное изготовление вертикальных конструкций, позволяющее использовать наиболее производительные проекты, существенно снизить затраты на материалы и монтаж.

Источник