Di beberapa negara, turbin angin telah menggantikan sumber tenaga tradisional yang lebih banyak. Apa yang kita tunggu lagi?
Turbin angin di Rusia
Kincir angin di seluruh dunia kini menjana lebih banyak elektrik daripada keseluruhan industri tenaga di Rusia - dan pada harga penjanaan mereka telah menjadi sama dengan loji tenaga terma. Dan ini berlaku walaupun sepuluh tahun yang lalu jurutera dan pegawai kuasa Rusia menganggap peluang pembangunan mereka habis, dan ladang angin itu sendiri terlalu mahal. Kini semuanya telah terbalik: syarikat negara Rusia melaburkan puluhan bilion untuk mengejar Barat dalam bidang turbin angin. Mengapa ramalan masa lalu pakar Rusia tidak menjadi kenyataan, yang tidak kami pertimbangkan? Dan adakah prospek Rosatom untuk membuang wang?
Angin sejarah
Ketika orang pertama kali berfikir tentang menggunakan angin, itu adalah soalan yang sukar. Terdapat bukti tidak langsung bahawa Homo erectus atau Neanderthal dapat berlayar. Percubaan moden untuk mengatasi selat antara Crete dan daratan - dan 130 ribu tahun yang lalu, alat batu tiba-tiba muncul di pulau ini - telah menunjukkan bahawa tidak realistik untuk melakukan ini di dayung - arus di selat ini terlalu kuat. Ukiran batu, yang mengesahkan penggunaan layar dengan tepat, berusia beberapa ribu tahun.
Video promosi:
Mesin mekanikal pertama, didorong oleh kekuatan angin, diciptakan oleh Heron dari Alexandria, pada abad ke-1 SM (ia juga membuat sampel turbin pertama yang berputar semasa pembakaran bahan bakar). Benar, kincir anginnya tidak menyelesaikan masalah praktikal, tetapi masalah yang menghiburkan. Itu adalah sejenis alat muzik, bertindak dengan putaran roda oleh angin yang akan datang.
Sekitar tahun 400 Masihi, kincir angin dengan paksi putaran menegak - mesin doa - muncul di kuil Buddha di India. Sangat mudah untuk memperhatikan perbezaan mendasar mereka dari skema Heron - versi kincir angin Buddha "diletakkan di sisinya."
Aplikasi praktikal mesin angin ditemui pada abad ke-9 di Iran (keterangan Abu Ishaq al-Istakhri). Namun, mereka tidak ada hubungannya dengan yang biasa kita lakukan. Ini adalah menara, di sekitar perimeternya terdapat struktur mesh yang ditutup dengan kain. Angin memutarkannya, dan mekanisme khas mengubah putaran paksi menegak menjadi pergerakan batu pasir atau operasi alat pengangkut air.
Dari Iran, kebaruan ini sampai ke India dan China, tetapi bukan di Eropah, yang pada masa itu meminjam sedikit inovasi teknikal.
Pada tahun 1185, kincir angin pertama disebut di Yorkshire (England), dan kincir angin barat pertama ini sudah seperti jenis yang biasa - dengan paksi putaran mendatar, di mana bilah berputar menegak dipasang. Seperti yang kita lihat, sejak abad ke-12, pendekatan barat dan timur untuk turbin angin bertentangan.
Kelebihan skema timur berbanding barat jelas. Kincir angin paksi menegak berfungsi tidak kira arah angin, jadi orang Cina dan Iran dapat membiarkannya tanpa pengawasan dan melakukan perkara yang lebih penting. Selain itu, dalam versi timur, dengan kekuatan yang sama, angin strukturnya jauh lebih tinggi, sebab itulah ia mula berfungsi walaupun dengan angin yang lemah.
Sebaliknya, turbin angin barat paksi mendatar mempunyai kekuatan tersendiri. Ya, ia mesti "dipegang ke bawah", tetapi bilahnya selalu terkena angin dari satu sisi sahaja, yang meningkatkan output tenaga mereka. Yang timur, pada setiap revolusi, mengalami saat ketika pisau berpusing dan angin "memukul" mereka dari seberang. Terdapat cukup inersia untuk struktur berputar lebih jauh, tetapi tiang bergetar dengan ganas, dan sebahagian tenaga putaran digunakan untuk mengimbangi "hentaman". Kerana beban berubah ini, tiang atau menara mesti dibuat lebih kuat dan lebih besar. Hasilnya jelas: turbin angin barat lebih sukar dikendalikan, tetapi lebih cekap dan lebih murah.
Kincir angin sangat meluas di Eropah sehingga mesin wap dan elektrik. Mereka hampir tidak memerlukan kakitangan, talian elektrik (yang penting di kawasan luar bandar), dan kurang bising. Nah, versi kincir angin yang mengangkat air dari telaga masih sangat popular di dunia ketiga, di mana elektrik masih belum mempengaruhi lebih dari satu bilion orang.
Percubaan untuk berkawan dengan angin dan elektrik dilakukan sangat awal. Turbin angin pertama yang menghasilkan elektrik dibina di Denmark pada tahun 1890. Di Barat, dimensi mereka pada awal abad ke-20 mencapai ketinggian 25 meter, dan jarak pisau 23 meter. Sayangnya, semuanya hancur oleh masalah angin yang boleh berubah. Elektrik diperlukan walaupun tidak bertiup, dan penjana diesel dan talian kuasa agak murah. Jadi kincir angin didorong ke ladang yang jauh, di mana mereka bekerja untuk pengairan. Tetapi hanya sebentar!
Angin perubahan di USSR
Ketika dunia Barat mula menyingkirkan turbin angin akibat elektrik, negara kita mengambil jalan yang sama sekali berbeza - "angin bawah." Mengimbangi kekurangan loji tenaga terma, Institut Aerohidrodinamik Pusat pada tahun 1920-an membuat satu siri turbin angin kecil dengan kapasiti hingga 30 kilowatt, membekalkannya dengan akumulator hidraulik. Dengan kelebihan generasi, turbin angin menaikkan air ke ketinggian tiang, dan ketika tidak ada angin, mengalirkan air kembali, ia memutar turbin air, yang memberi arus. Mereka digunakan di Buryatia dan tempat-tempat lain tanpa saluran elektrik. Skim ini, dengan cara, sangat wajar - tahun ini seluruh loji janakuasa dibina di Jerman mengikut konsep yang sama, hanya jauh lebih hebat.
Di USSR, sebelum penemuan ladang minyak dan gas Siberia, sumber tenaga alternatif dikembangkan secara aktif untuk alasan strategik. 90 peratus minyak Soviet dihasilkan di Kaukasus, dan jelas bahawa dalam perang apa pun musuh akan berusaha menyerang di sana. Inilah yang dirancang oleh penerbangan Perancis pada tahun 1940. Hanya kehancuran Republik Ketiga oleh Hitler yang menghalang perkara ini berlaku. Hitler sendiri mahu melakukan ini, tetapi dia juga tidak berjaya. Untuk melindungi diri mereka sendiri, pemerintah Soviet mendorong pelbagai alternatif - dari satu setengah pada penjana gas bakar kayu untuk … turbin angin dengan penyimpanan roda gila.
Ya, keajaiban seperti itu dilancarkan di Kursk pada tahun 1931. Dengan kapasitas hanya 35 kilowatt, ia dilengkapi dengan "disk storage" (sepertiga dari satu ton) berputar di dalam bekas dari mana udara dievakuasi untuk mengurangkan geseran. Loji tenaga angin penemu Ufimtsev menerangi rumahnya dan memberi makan bengkel walaupun tidak ada angin. Namun, pada tahun 1936 dia meninggal, dan sejak itu stesen (masih berdiri) tidak pernah dilancarkan.
Walau bagaimanapun, walaupun tanpa alat penyimpanan, turbin angin Soviet adalah antara pemimpinnya. Pada tahun 1931, berhampiran Balaklava, penjana angin paling berkuasa di dunia dengan 100 kilowatt (jarak bilah - 30 meter) dibina. Sangat menarik bahawa orang Jerman, yang sekarang ini berada di barisan depan dalam pengembangan tenaga angin, kemudian memperlakukan ladang angin dengan agak kasar. Pada tahun 1941, penembakan mereka mengalahkan turbin angin terbesar di planet ini. Mungkin itu adalah masalah iri hati - turbin angin mereka sendiri kemudian memberikan tidak lebih daripada 70 kilowatt dan lebih kurang. Pada tahun 1950-1955, USSR menghasilkan 9.000 turbin angin setahun - dengan kapasiti hingga ratusan kilowatt. Nah, bagaimana lagi tanah dara dan utara dapat dibekalkan dengan tenaga sebelum penjana diesel?
Angin kemerdekaan
Kekuatan angin Soviet tewas oleh ledakan pasca perang dengan bahan bakar cair murah, sementara yang barat dibangkitkan oleh krisis minyak pada tahun 1970-an. Kemudian idea mengenai kebebasan tenaga dari kegelisahan dan terdedah kepada penggabungan monopoli orang-orang timur yang mengorbankan tenaga angin semakin matang di sana.
Pada pandangan pertama, kita berhadapan dengan regresi yang jelas. Mengapa beralih dari sumber tenaga yang stabil kepada sumber yang benar-benar bergantung pada angin? Lebih-lebih lagi, beberapa tahun yang lalu, pegawai Rusia memberitahu kami bahawa turbin angin di Eropah menghasilkan tenaga yang mahal. Mari cuba mengetahuinya.
Kincir angin paksi mendatar hari ini, sebenarnya, tidak banyak bergantung pada turun naik sedikit pun dalam kelajuan angin. Vestas V164 setinggi 220 meter (satu setengah piramid Cheops) dan bilah dengan ayunan 164 meter (bangunan lebih dari 50 tingkat). Berat keseluruhan bilah gentian kaca adalah 100 tan. Sebenarnya, reka bentuk seperti itu mempunyai cakera simpanannya sendiri, hanya jisimnya yang 300 kali lebih besar daripada Ufimtsev.
Pada waktu yang sama, peningkatan turbin angin dan rentang bilahnya lebih jauh diharapkan, yang bermaksud bahawa mereka bahkan kurang terancam oleh perhentian kecil. Dipercayai bahawa masuk akal untuk meningkatkan dimensi sekurang-kurangnya hingga ketinggian 300-400 meter dan bilah pisau hingga 300 meter.
Bermula dengan Siemens 'Enercon E-126, sudah ada metode untuk membuat bilah kolosal seperti itu - mereka terdiri dari dua bahagian yang disisipkan satu sama lain. Sebilangan pengeluar merancang untuk menambah bilangan mereka hingga tiga.
Kekuatan Vestas V164 yang sama sudah melebihi 9 megawatt, dan penggandaan rentang bilahnya akan meningkatkan daya turbin angin menjadi 40 megawatt. Lebih penting lagi, dengan ketinggian setiap ratus meter, purata kelajuan angin tahunan meningkat dengan ketara. Dengan struktur yang sangat besar, masuk akal untuk membina ladang angin walaupun di kawasan berhutan di mana kelajuan angin biasanya cukup rendah di dekat tanah.
Oleh kerana pertumbuhan saiz turbin angin yang berterusan, kos tenaga mereka turun sepanjang masa. Nilailah sendiri: orang tahu bagaimana membina bangunan dengan harga yang murah walaupun 828 meter, dan dengan peningkatan ketinggiannya, kosnya akan meningkat secara linear. Tetapi output kincir angin dengan setiap dua kali ganda ketinggian tumbuh sudah kuasa dua. Ekonomi skala sangat ketara dalam tenaga angin.
Malah, walaupun lima tahun yang lalu, pada tahun 2012, turbin angin di Barat menghasilkan elektrik lebih dari 10 sen per kilowatt-jam. Walau bagaimanapun, hari ini angka ini, seperti yang dinyatakan oleh Jabatan Tenaga AS, telah menurun kepada 4-5 sen per kilowatt-jam. Bahkan turbin angin luar pesisir baru, yang biasanya lebih mahal daripada yang di darat, memberikan tenaga untuk 6-7 sen per kilowatt-jam, dan harga ini turun lebih cepat daripada di darat. Sebabnya ialah di laut anda boleh membawa bilah sekurang-kurangnya 200 meter, kerana terdapat banyak ruang di "jalan" laut dan tidak ada sesak.
Baiklah, anda katakan. Tetapi bagaimana dengan masa tenang, ketika tidak ada angin kencang selama berminggu-minggu? Itulah sebabnya mereka membina turbin angin luar pesisir di Eropah. Di atas laut terdapat "laluan" di mana hampir tidak ada ketenangan. Nasib baik bagi orang Eropah, mereka dekat dengan mereka dan sering berada di perairan cetek. Sebagai contoh, seluruh Laut Utara cukup cetek, seperti biasa, sebahagian besar perairan di lepas pantai timur Amerika Syarikat. Sebagai tambahan, loji tenaga angin terapung pertama di dunia dengan puluhan megawatt telah beroperasi tahun ini. Kincir anginnya berlabuh, dan kedalaman kerjanya hingga 800 meter. Luas lautan sedalam itu sedemikian rupa sehingga memungkinkan untuk membekalkan tenaga kepada seluruh dunia berkali-kali. Kerugian dalam talian penghantaran DC voltan tinggi kini telah jatuh di bawah 3 peratus per seribu kilometer - iaitu, tenaga angin "laut" akan sampai ke pedalaman.
Pada masa yang sama, kelestarian ladang angin tidak seharusnya ideal. Ya, mereka dapat memberikan tenaga sepanjang tahun, dan pada musim sejuk kincir angin luar pesisir yang sama akan memberikan lebih banyak tenaga daripada pada musim panas - ribut musim sejuk akan membantu. Namun, mereka tidak dapat mengatasi puncak penggunaan pagi dan petang - angin bertiup hampir sama pada pukul 19:00 dan 03:00 pagi. Oleh itu, di Barat, diyakini bahawa beberapa persen dari jumlah output tahunan akan terus disediakan oleh loji tenaga termal gas "puncak". Pada masa yang sama, mereka akan menggunakan bahan bakar yang jauh lebih sedikit daripada hari ini, ketika susunan turbin angin luar pesisir belum dibina. Tetapi perlu diingat bahawa ini tidak perlu menunggu lama.
Hari ini, tenaga angin menghasilkan lebih daripada satu trilion kilowatt-jam setahun - lebih banyak daripada keseluruhan sektor tenaga di Rusia. Dan jika penjanaan elektrik di negara kita tidak berkembang sejak tahun 1990 (kerana jumlah pengeluaran industri yang hampir sama), maka ini tidak dapat dikatakan mengenai turbin angin. Hanya 10 tahun yang lalu, mereka tidak memberikan sepersepuluh dari output semasa. Kita dengan yakin dapat mengatakan bahawa dalam sepuluh tahun, WEC planet ini akan memberikan lebih banyak daripada yang mereka lakukan sekarang. Lebih-lebih lagi, hampir semua turbin angin sedang dibina oleh China, dan di sana mereka tahu bagaimana menggunakan pengeluaran yang sangat besar.
hilang Dengan Angin
Rusia boleh membanggakan piruet yang paling tidak dijangka di jalan manusia untuk tenaga angin. Ketika WPP tidak popular di Barat, mereka meningkat di negara kita. Ketika mereka mulai dikembangkan secara aktif di dunia, sekumpulan ahli dari industri tenaga muncul di negara ini, yang menunjukkan: "Tempat untuk turbin angin di Eropah sudah berakhir." Benar, sejak kita mula mengatakan ini, kapasiti loji tenaga angin di kalangan orang Eropah telah meningkat sepuluh kali ganda dan terus meningkat. Nampaknya, pendapat ahli kami tidak disampaikan kepada mereka.
Nah, pada tahun 2016, kita tiba-tiba berubah fikiran lagi, jadi untuk bercakap, kami kembali ke Dorezhnev USSR. Rosatom adalah orang pertama yang mengatakan kata pemberatnya di peringkat negeri. Timbalan ketua pengarahnya, Vyacheslav Pershukov dengan jujur menyatakan: setelah memenuhi pesanan sedia ada untuk pembinaan loji tenaga nuklear baru di luar negara, Rosatom mungkin ditinggalkan tanpa projek pembinaan asing, kerana pasaran ini cepat menyusut. Penjanaan nuklear di luar Rusia memang merosot, dan tidak ada prospek untuk keluar dari sana.
Sebab utama adalah mudah: tenaga nuklear buatan Barat mahal. Tenaga loji tenaga nuklear buatan Rusia lebih murah, tetapi tetap tidak sama dengan tenaga turbin angin barat yang baru. Ya, untuk mengimbangi ketidakkonsistenannya, anda memerlukan beberapa loji tenaga termal yang dibakar dengan gas, tetapi loji tenaga nuklear juga memerlukannya. Lagipun, reaktor selalu memberikan output yang sama, dan orang banyak menggunakan lebih banyak pada siang hari daripada pada waktu malam. Dengan harga yang sama dan masalah yang sama, pembeli Barat, yang selalu mendapat tekanan dari "hijau", tidak akan pernah memilih penjanaan nuklear.
Inilah Pershukov dan menyatakan: kemungkinan membina loji tenaga nuklear besar baru di luar negara hampir habis. "Kita seharusnya tidak menghasilkan wang di pasaran teknologi nuklear. Semua. Jika tidak, ia tidak berfungsi, "katanya dengan betul.
Sudah tentu, jika anda pertama kali meninggalkan perniagaan selama satu dekad, dan kemudian mengambilnya apabila pesaing sudah mempunyai teknologi yang telah dikerjakan selama bertahun-tahun, maka anda tidak seharusnya langsung bergantung pada kedudukan kepemimpinan. Oleh itu, Rosatom mengikuti jalan yang sudah dipukul oleh Peter I dan mula belajar yang baru (atau lebih tepatnya, yang lama, terlupa di negara kita) dari Belanda. Melalui anak syarikat, dia menjalin kerjasama dengan Lagerwey. Sehingga 2020, syarikat negeri itu merancang untuk membina 26 ladang angin kecil dengan 610 megawatt - bermula di wilayah Ulyanovsk pada tahun 2018. Ya, ini adalah kurang daripada seperseratus input global tahunan, tetapi Rosatom belajar dari serpihan ini. Di samping itu, pada tahun 2020, ia dirancang untuk melokalisasikan pengeluaran turbin angin di Rusia sebanyak 65 peratus.
Ia akan menjadi lebih sukar di kemudian hari, apabila anda harus pergi secara besar-besaran. Mustahil untuk menghasilkan turbin angin dengan jumlah kapasiti hanya ratusan megawatt setahun dengan keuntungan. Ini adalah perniagaan besar, tidak akan ada harga rendah tanpa produksi besar-besaran. Oleh itu, adalah perlu untuk memperluas pembinaan turbin angin di negara kita dan memasuki pasaran dunia. Akan tetapi, sangat sukar untuk bertanding di sini.
Raksasa seperti Vestas telah menghabiskan beberapa dekad untuk menyempurnakan teknologi mereka dan membina kemudahan yang benar-benar unik. Sebagai contoh, sebuah kilang untuk menghasilkan bilah titanik puluhan tan, yang terletak di pulau itu secara khusus untuk memudahkan eksport kargo yang sukar untuk jalan darat. Di mana Rosatom akan membina ini, dan adakah ia dapat mengikuti pasar turbin angin yang terus meningkat adalah persoalan, dan bukan yang mudah.
Dalam komen kepada KP, wakil Rosatom Andrei Ivanov menyatakan bahawa NovaWind, bahagian Rosatom yang bertanggungjawab untuk projek dalam "tenaga baru", telah bersetuju untuk menjalin usaha sama dengan Lagerwey - Red Wind BV. Ia akan menangani penyetempatan pengeluaran turbin angin di Rusia, dan lebih khusus lagi - di Volgodonsk, berhampiran kemudahan Rosatom yang ada. Turbin angin dengan 2.5 dan 4.5 megawatt akan dibina di negara kita. Secara keseluruhan, Red Wind akan menyediakan 388 turbin angin pada tahun 2022, di mana 60 yang pertama hanya akan dipasang di Rusia - dari komponen Lagerwey - dan hanya pada masa itu akan ada turbin angin "tempatan" dengan dimensi yang begitu mengagumkan.
Lebih senang baginya dengan loji tenaga nuklear. Bagaimanapun, mereka bukan sahaja dibuat di USSR, tetapi mereka juga tidak berhenti membangun dan bertambah baik di negara kita. Menjadi yang pertama dalam apa yang anda perintis jauh lebih mudah daripada di mana anda harus belajar dari orang lain. Mari kita berharap bahawa syarikat gergasi negara akan berjaya, terutamanya kerana mempunyai kakitangan kejuruteraan yang baik.
Angin masa depan
Mari kita hadapi: turbin angin tidak mungkin menjadi sumber tenaga utama bagi manusia dalam beberapa dekad akan datang. Ya, di Denmark mereka sudah membekalkan sebahagian besar elektrik, dan di AS mereka menyediakan lebih banyak daripada loji tenaga hidroelektrik. Tetapi di negara-negara di mana masih banyak hari yang jelas, tenaga suria sekarang berkembang jauh lebih cepat daripada angin. Harga elektrik yang diperoleh dengan pertolongannya jatuh lebih cepat daripada harga di ladang angin. Sudah pada awal tahun 2020, ia akan mengatasi turbin angin dalam pengeluaran dan menjadi ram utama yang menghancurkan tenaga arang batu dan hidrokarbon.
Tetapi bagi negara dengan wilayah utara, angin boleh memainkan peranan yang berbeza - penjana utama. Ini tidak mungkin berlaku di Rusia, dan bukan hanya kerana di selatan Samara kita mempunyai banyak cahaya matahari. Lebih penting lagi, kita tidak boleh meninggalkan tenaga nuklear atau gas kerana infrastruktur besar yang dibina untuk mereka. Namun demikian, menjelang tahun 2030 turbin angin akan menjadi elemen yang kerap terjadi di lanskap Rusia - seperti sekarang di Jerman atau Britain.
