Строительство ВЭС

Производителями и сертификационные компаниями в основном указывают гарантированный срок эксплуатации 20-25 лет. Тем не менее рыночные требования к турбинам, новые методы проектирования и создания турбин, а также развитие нормативной документации приводят к увеличению регламентированного срока службы ветрогенератора. Например, производитель турбин General Electric получил международный сертификат с гарантийным сроком службы 40 лет.

Однако в паспорте указывается гарантийный срок службы ВЭУ, это не обязательно означает, что после окончания этого срока турбину необходимо вывести из эксплуатации и демонтировать. С практической точки зрения, многие турбины все еще имеют резервы после обычного 20-25-летнего срока службы, и их можно использовать для дальнейшей эксплуатации. В связи с чем на мировом рынке ветроэнергетике распространена услуга по сертификации и продлении срока службы. В процессе проверки проверяются все основные элементы ВЭУ на наличие видимых и скрытых повреждений, системы безопасности и техническое состояние турбины. На основании проведенного экспертного анализа определяется имеющийся ресурс для работоспособности конкретной ветроустановки, учитывающий ветровые и климатические условия на месте строительства.

Срок реализации проекта во многом зависит от мощности ветропарка и количества ВЭУ. Для проектов мощностью до 50 МВт срок реализации проекта составляет 2-3 года. Для проектов свыше 50 МВт срок реализации проекта может составлять 3-5 лет. При реализации проектов по строительству ветропарков мощностью свыше 500 МВт может понадобиться и более 10 лет.

Время реализации проекта также зависит и от изначальных намерений по реализации проекта. Достаточно большие проекты еще на стадии предпроектных работ разделяются на очереди и их строительство разносится во времени.

• исследовательские работы по определению ветропотенциала площадок строительства ВЭУ - в зависимости от требований банка и сложностей рельефа площадки строительства ветроизмерительная компания может занять 2-3 года;
• получение земельных участков - в зависимости от законодательства страны и категории земли, на которых предусматривается строительство ВЭС процедура может занять около 1 года.

Стоимость турбины составляет около 70% от общих капитальных затрат на реализацию проекта в области ветроэнергетики, поэтому приобретение ВЭУ является самым дорогим этапом.

В качестве критерия оценки эффективности работы возобновляемых источников энергии используется такой показатель, как коэффициент использования установленной мощности (КИУМ). КИУМ представляет собой отношение произведенной электростанцией электрической энергии за установленный интервал времени к установленной мощности электростанции и интервалу времени, выраженного в процентах. Эффективность ветроустановок зависит от двух факторов: ветроэнергетического потенциала площадки строительства и технологического совершенства турбины.

Например, за 2021 г среднемировой КИУМ наземных ветряков составляет 39%, следовательно ветряк мощностью 1 МВт, сможет выработать 3416 тыс. кВт*ч/год электрической энергии. В тоже время эффективность ветряков в России составляет 32,1% (за 2022 г.)

Срок энергетической окупаемости современных ветроэнергетических установок обычно составляет от 6 месяцев до 1 года. Срок энергетической окупаемости сильно зависит от ветропотенциала площадки, где установлен ветряк. Например, производитель турбин Vestas заявляет, что при сильном ветре (1 класс) турбина V117-4,2 МВт в течение 4,8 месяцев производит энергии столько же, сколько было затрачно на ее производство и монтаж. Турбина V136-4,2 МВт при среднем ветре достигает периода безубыточности в течение 6,1 месяца, а при слабом ветре турбина V150-4,2 МВт достигает энергетической нейтральности в течение 7,6 месяцев.

Современные ветроэнергетические установки начинают работать при скорости ветра от 3 до 4 м/с (менее эффективные турбины начинают работу от 4 до 5 метров в секунду) и достигают максимальной выходной мощности примерно при 11-12 м/с (более старые модели 13-15 метрах в секунду). При очень высоких скоростях ветра, то есть ураганном ветре ветряные турбины останавливаются. Также производителем предоставляется график кривой мощности ветроустановки, который показывает зависимость выработки электрической энергии от скорости ветра. На основании данного графика можно точно определить начальную рабочую скорость ветра, скорость ветра, при которой турбина выходит на номинальную мощность и скорость остановки. Использование этого графика позволяет произвести оценку выработки электрической энергии.

Турбины в зависимости от вида использования электроэнергии можно разделить на три вида:

• для продажи электрической энергии в электрическую сеть. Данные турбины произведенную электрическую энергии поставляют в электрические сети, а затем оператор ее распределяет по своим сетям к потребителям;
• для использования электроэнергии на собственные нужды. Данные турбины строятся для производства электроэнергии на собственные нужды предприятия или дома. Для данных турбин характерно использование систем накопления электроэнергии;
• комбинированные. В зависимости от законодательства возможно строительство ветроустановок для собственных нужд, а излишки электрической энергии могут быть проданы в электрические сети.

В связи с тем, что ветер носит переменный характер по направлению как в течении суток, так и по сезонам года, то для более эффективного использования ветропотенциала ветроэнергетическая установка ориентируется по ветру. Исключения составляют только ветрогенераторы с вертикальной осью вращения, которые из-за особенности конструкции он всегда находятся “в нужном” положении для работы в потоке ветра.