Как Китай переиграл всех в ветроэнергетике

На сегодня около 40% мировых ветровых мощностей сконцентрировано в Поднебесной.

Количество энергии, которое может произвести ветряная электростанция, зависит от места расположения, размера турбин и длины их лопастей. Например, в 1985 году самая распространенная модель турбины имела мощность 0,05 мегаватт (МВт) и диаметр ротора 15 метров. В настоящее время крупные ветроэнергетические проекты имеют мощность турбин более 5 МВт.

Ветряная турбина состоит из башни, гондолы и ротора, в верхней части которого расположены лопасти — именно они вырабатывают кинетическую энергию, а генератор преобразует ее в электрическую. Возобновляемая энергия, добываемая каждой ветряной турбиной, транспортируется по подземным электрическим кабелям — они уже доставляют энергию к трансформатору ветроэлектростанции. Трение лопастей о воздух и лобовое сопротивление определяют эффективность передачи энергии от ветра к ротору и, соответственно, стоимость энергии.

Растет популярность и ветряных турбин для частных нужд. Как правило, их мощность составляет от нескольких кВт до 20 кВт, что обеспечивает достаточное количество электроэнергии для удовлетворения потребностей одного или нескольких домохозяйств. Разместить их можно на крыше дома или на придомовой территории.

Китай уже более десяти лет является крупнейшим в мире и самым быстрорастущим производителем возобновляемой энергии. С 2021 года Поднебесная резко ускорила темпы роста в сфере ветроэнергетики — за последние два года Китай ввел больше ветрогенераторных мощностей, чем за предыдущие семь лет. А в 2022 году он произвел на 46% больше ветровой энергии, чем вся Европа, занимавшая до 2020 года первое место в мире по производству ветряных электростанций. На сегодняшний день доля электроэнергии, получаемой Китаем из экологически чистых источников, составляет рекордные 35%!

Для выработки электроэнергии в промышленных масштабах ветер зачастую эффективнее солнца из-за способности ветряных турбин генерировать электричество круглосуточно. За последние два года среднегодовой прирост ветроэнергетических мощностей в Китае составил 178,6 тераватт-часов (ТВт-ч), что на 350% больше среднегодового прироста в период с 2015 по 2020 год. Китайская индустрия ветроэнергетики растет в 3,6 раза быстрее американской, и в 7 раз — европейской.

По данным Global Energy Monitor (GEM), на январь 2023 года в Китае насчитывалось 278 353 мегаватта (МВт) общей эксплуатационной мощности ветряных электростанций. Почти 60% от этого общего объема было установлено с 2015 года, а 95% — с 2010 года. Действующие ветряные установки в Китае расположены в 30 провинциях, в 10 из которых установленная мощность превышает 10 000 МВт! К 2060 году КНР планирует достичь углеродной нейтральности.

В таких крупных производственных центрах, как Гуандун на юге, Фуцзянь на восточном побережье, Шаньси и Хэбэй на севере, в последние годы наблюдался резкий рост ветрогенерации, что помогло местным производителям снизить зависимость от ископаемых ресурсов.

ВЭС Ганьсу расположена на западе провинции Ганьсу в Китае, на окраине пустыни Гоби. Проект по строительству ветропарка является одним из шести национальных мегапроектов в области ветроэнергетики, одобренных правительством Китая. Расходы на ВЭС составили $17,5 млрд. По состоянию на 2023 год установленная мощность ветропарка составляет чуть более 10 ГВт, фактически используемая мощность — 7 965 МВт. Аналогичный объем энергии пока не генерирует ни одна ВЭС в мире. Для сравнения, самая большая в мире морская ветряная электростанция Hornsea 2 (Великобритания) мощностью 1,4 ГВт.

Мощность парка Ганьсу в 10 ГВт намного превышает мощность второй по величине ветряной электростанции в мире — индийского парка Джайсалмер с 1,6 ГВт. Согласно последним планам правительства провинции, к 2025 году мощность ветропарка Ганьсу удвоится до 20 ГВт. Предполагается, что это поможет сократить использование ископаемого топлива в производстве электроэнергии в Ганьсу до 35 процентов, что сделает провинцию одной из самых «‎зеленых»‎ в Китае. Благодаря ее работе электричеством обеспечивается 235 тысяч домов.

Провинция начала строить несколько высоковольтных линий электропередач, чтобы направить более 30% энергии ветра в двадцать провинций, а высокотехнологичным компаниям типа Huawei было предложено построить крупные центры обработки данных рядом с фермой. После того как Китай объявил о цели стать углеродно-нейтральным к 2060 году, Ганьсу был «переполнен» заявками от компаний, стремящихся попасть в ветряную повестку.

Среди других стран-лидеров в ветряной энергетике — США, Бразилия, ФРГ, Индия. Наиболее популярные меры, помогающие стимулировать развитие ВИЭ, схожи: гарантированные цены на электроэнергию, производимую ветряными проектами в течение определенного периода, что обеспечивает инвесторам стабильный доход, налоговые льготы за вложения в ВИЭ, заключение долгосрочных контрактов между разработчиками ветряных проектов и коммунальными службами, финансирование исследований и разработок.

По состоянию на июль 2023 года совокупная мощность ВИЭ в России составила 6,04 ГВт — или всего 0,8 от общего объема производимой в стране электроэнергии, доля ВЭС — 0,56%. По состоянию на 2022 год мощность российской ветроэнергетики составляла 2 218 МВт. Суммарная мощность ветроэлектростанций в России на 1 января 2023 года насчитывала 2108 МВт, а выработка энергии за 2022 год составила 5,5 млрд кВт*ч.

В 2013-м была принята программа государственной поддержки возобновляемой энергетики в России до 2024 года (ДПМ ВИЭ). Однако документ реализуется не совсем по плану. Например, в 2015 году вместо планируемой мощности 1250 МВт суммарная мощность составила всего 15,4 МВт. Крупнейшая в России ветряная электростанция — Кочубеевская ВЭС (стоимость 28 млрд рублей). Она находится в Ставропольском крае и состоит из 84 ветроагрегатов по 2,5 МВт каждый, установленная мощность — 210 МВт.

Самый большой в стране парк ВЭС находится в Ростовской области: Сулинская, Каменская и Гуковская ВЭС, каждая мощностью 100 МВт, первая очередь Казачьей ВЭС мощностью 50 МВт, Марченковская ВЭС мощность 120 МВт и Азовская ВЭС мощностью 90 МВт (в сумме – 560 МВт). Есть ветропарк и за Полярным кругом: в Мурманской области находится Кольская ВЭС мощностью 202 МВт.

В соответствии с российским законодательством, установка ветрогенератора мощностью до 75 кВт в личных целях не требует какой-либо разрешительной документации. Чтобы обеспечить энергией дом в районе со среднегодовой скоростью ветра около 4 м/с нужен ветрогенератор мощностью:

• 0,5-1 кВт — покроет освещение, телевизор, радио, небольшой холодильник.
• 1-5 кВт — подойдет для бесперебойного обеспечения электроэнергией всех приборов — стиральной машины, холодильника и др. Если есть сильный ветер излишки энергии можно копить.

Среди плюсов домашних ветряных установок — возможность обеспечить энергетическую независимость, низкие расходы после установки, снижение углеродного следа. Отрицательные стороны — высокие начальные затраты на покупку и установку, сложность использования в городских или плотно застроенных районах, необходимость иметь альтернативные источники энергии на случай слабого ветра, визуальное и звуковое воздействие.

Ставя ветряную турбину, нужно учесть несколько факторов — среднегодовую скорость ветра и на что вырабатываемая энергия будет тратиться. Личные ветроэлектростанции мощностью от 0,5 до 3 кВт решают свои задачи почти во всех зонах. В связке с накопителем электроэнергии можно обеспечить бесперебойную подачу энергии в частный дом.

Кроме того, ВЭС — прекрасный способ освоения отдаленных регионов и обеспечения их электричеством. VOLTS, например, благодаря ветряным станциям и солнечным панелям создали систему автономного энергоснабжения в глэмпинге на берегу Баренцева моря.