Ветряки XXI века

После 9-летних баталий сторонников и противников в мае 2010 года федеральные власти одобрили проект внебереговой (офшорной) ветроэлектростанции на мысе "Кейп-Код" на атлантическом побережье в Массачусетсе

Прорезав западные отроги хребта Сьера-Невады, калифорнийский фривей 10 вырывается в широкую зеленую долину, где перед ветровым стеклом автомобиля слева и справа от дороги высится странный гладкоствольный лес. Нет, это не сосны и ели, не платаны и эвкалипты — слишком уж прямыми, ровными и неестественно высокими растут эти деревья. Но на самом деле, они и не деревья. При близком рассмотрении не может остаться никакого сомнения, что это удивительное творение человеческих рук. Называется этот необычный искусственный лес San Gorgonio Pass Wind Farm, то есть, является ветровой или ветряной электростанцией.

Основанная в 80-х годах прошлого века и значительно расширившаяся и преобразившаяся в начале XXI столетия, эта электростанция служит одним из свидетельства ренессанса ветроэнергетики. В истории материальной культуры человечества вообще не столь уж много раритетов ушедших эпох, которые получили бы такое бурное современное возрождение, как старый добрый ветряк.

Первое упоминание об использовании человеком энергии ветра обнаружено в Вавилонском кодексе царя Хаммурапи, относящемся к 1750 году до н.э. Позже, в I веке н.э., известный древнегреческий изобретатель Герон Александрийский сконструировал музыкальный орган, звуки из которого извлекались с помощью ветрового двигателя. А первое серьезное применение для хозяйственных целей ветровые двигатели получили в Персии в IX веке. В средневековую Европу идею ветряных мельниц привезли с Востока крестоносцы, и с 1180 года ветряки начали повсеместно строиться во Фландрии, Нормандии и юго-восточной Англии. А североевропейские пейзажи XVI-XIX веков трудно представить себе без изящных конусов мукомольных и водонасосных мельниц с вращающимися крестами больших деревянных крыльев. Всего их было установлено в то время около 10 тысяч. До появления первых паровых машин они были единственными двигателями, которые наряду с лошадьми, ослами и мулами обеспечивали движение всех механизмов, имевшихся в то время у человечества.

Нельзя сказать, что XX век, сильно подсевший на нефтяную иглу, уделял большое внимание ветроэнергетике. Лишь в его конце, когда стало понятно, что подземные кладовые далеко не вечны, альтернативные источники энергии стали в повестку дня развития мировой экономики. И если последнее двадцатилетие прошлого столетия можно было бы назвать временем набухания почек, то начало нового века стало стремительным расцветом всего многоцветья ветровых электрогенераторов.

Только за последние 10 лет использование ветровой электроэнергии во всех отраслях жизни выросло в 6 раз и в разных странах составляет от 1,5 до 6,5 процентов от общего производства электроэнергии. "Быстрый рост ветроэнергетики, — сказал недавно директор Глобального совета по ветроэнергетике Стив Сойер, — несмотря на финансовый кризис и экономический спад, является доказательством привлекательности этой технологии, основанной на ее чистоте, надежности и быстроте ввода".

Значительным стимулом привлечения внимания широких слоев потребителей к ветровым энергоносителям является существенное их удешевление. Так, в США стоимость киловатт-часа электроэнергии, произведенной ветрогенераторами, снизилось с 38 центов в конце 80-х годов до 2,6-4,8 центов в наше время. Тем самым, она сравнялась со стоимостью киловатт-часа электроэнергии, вырабатываемой на теплоэлектростанциях, работающих, например, на угле (4,5-6,0 центов за киловатт-час). Таким образом, технологический прорыв в технологии ветряных генераторов позволил ветроэнергетике преодолеть одно из своих главных препятствий — дороговизну.

В США построено несколько крупных ветроэлектростанций, одна из которых упомянута в начале этой статьи. К нашему времени San Gorgonio Pass Wind Farm достигла мощности 619 мегаватт, обеспечиваемой четырьмя тысячами трехлопастными горизонтально-осными турбинами-генераторами. Они установлены на мачтах, ровные ряды которых занимают территорию, площадью 140 квадратных километров. Эта ветряная электростанция обеспечивает электропотребление окрестных южно-калифорнийских городков Palm Springs и Hot Springs, где расположены бальнеологические курорты с подземными источниками геотермальных минеральных вод.

Другая крупная калифорнийская ветроэлектростанция Tehachapi Pass Wind Farm расположена в богатом сельскохозяйственном районе страны — долине Joaquin (Cern County), в той ее части, где производится самое большое количество моркови. Электроэнергия с ветряков идет здесь также на орошение плантаций хлопка, картофеля, садов апельсинов и виноградников. Эта станция представляет собой систему из 5 тысяч ветроэлектрогенераторов общей мощностью 690 мегаватт, занимающих площадь 130 квадратных километров.

Третья калифорнийская ветряная электростанция с 4,9 тысячами силовых установок общей мощностью 606 мегаватт находится юго-восточнее Сан-Франциско, вблизи города Ливермор. Она полностью обеспечивает потребности в электричестве большого участка электрифицированной железной дороги Union Paсific, одной из основных транспортных магистралей Северной Калифорнии. Кроме того, энергия этой станции идет на частичное снабжение электроэнергией целого ряда городов зоны Залива (Bay Area), в том числе, Сан-Хосе и Фремонта.

В Техасе работают мощные ветровые электростанции Horse Hollow Wind Energy Center (736 мгвт), Capricorn Ridge Wind Farm (662 мгвт) и Sweetwater Wind Farm (585 мгвт). Вместе с тремя калифорнийскими и одной индианской — Fowier Ridge (735 мгвт), по данным 2008 год они вырабатывают 11 процентов всей мировой ветроэнергии.

Важно отметить, что, появившись в конце прошлого века, все эти ветровые электростанции непрерывно развиваются, увеличивают выработку электроэнергии. И происходит это не только за счет увеличения числа ветросиловых агрегатов и усовершенствования их конструкции, но и путем установки их на все большие и большие высоты. Дело в том, что, если приземная скорость ветра, на которой работает большая часть нынешних ветротурбин, составляют 3-25 м/сек, то на высоте 7-14 км она в 10-15 раз больше. Конечно, достижение таких высотных отметок пока является лишь областью проектных предложений. Однако на ряде американских ветроэлектростанций высота мачт для ветровых турбин стала достигать 60-80 метров, по сравнению с 20-25 в стандартных.

Это, кстати, ответ противникам развития ветроэнергетики, апеллирующих к вреду, причиняемому ветряками дикой природе. Аргументы экологов-биологов опираются на действительно имевшие место факты гибели птиц (орлов, ястребов, сов) и летучих мышей. Особенно шумно в свое время на это обращали внимание общественности защитники животных из района калифорнийской ветроэлектростанции Альтамонт (Altamont). Теперь, с подъемом ветровых установок на недоступные птицам высоты, аргументы экологов теряют силу.

Впрочем, энтузиасты ветроэнергетики в споре по этому поводу с экологами справедливо отмечают, что ветросиловые устройства наносят нашим летающим младшим братьям значительно меньше вреда, чем все прочие сооружения. Так, статистика показала: из 10 тысяч случаев гибели птиц только один связан с попаданием их в лопасти ветряков. В то же время из тех же 10 тысяч несчастных случаев с птицами 5,5 тысяч столкнулись со зданием (в частности, залетели в окна), 800 — с линиями электропередач, 250 — с телевизионными башнями.

К другим недостаткам ветроэнергетики ее противники причисляют вынужденное занятие под электрогенераторы довольно больших территорий, которые могли бы быть использованы в других полезных (особенно, сельскохозяйственных) целях. И на самом деле, никакой другой источник энергии, в том числе и альтернативной (кроме, пожалуй, солнечных батарей), не требует площадей, измеряемых десятками квадратных километров.

Вместе с тем, в США ветряки занимают не более 1 процента сельскохозяйственных территорий, причем, во многих случаях сдача фермерами в аренду своей земли под электростанции приносит им больше дохода, чем их основная деятельность. Кроме того, большое распространение, особенно в последнее время, получила малая ветроэнергетика, вообще не требующая каких-либо дополнительных площадей. В ее рамках повсеместно приобрели популярность небольшие электросиловые ветряки, обеспечивающие потребности отдельных сельскохозяйственных ферм, домов, школ, небольших заводов и других предприятий.

Однако, наибольшие перспективы в ветровой энергетике имеют проекты строительства так называемых оффшорных (внебереговых) ветроэлектростанций, которые полностью устраняют негатив, связанный с необходимостью отчуждения полезных территорий. Надо отметить, что в Европе давно уже многие крупные ветряные электростанции устанавливаются на морских акваториях.

Американские энергетики после довольно долгих дебатов и 8-летних судебных рассмотрений недавно тоже приступили к строительству водных ветровых электростанций. Так, вблизи мыса Кейп-Код в штате Массачусетс начато возведение электросиловых ветряков на шельфе Атлантического океана на расстоянии нескольких миль от побережья. К 2012 году здесь проектируется поставить 150 ветроустановок, поднятых над уровнем воды на высоту 15 м. Электростанция обеспечит электроэнергией 50 тысяч домов или 225 тысяч человек.

Хочется надеяться, что осуществление этого и других ветроэнергетических программ поможет вернуть США первое место в мире, которое они уступили в прошлом году Китаю.