Проблема окупаемости ветрогенератора: размеры, установка, эксплуатация ветряка
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.
Ветровая энергетика впервые станет прибыльной без субсидий и дешевле атомной энергии
Шельфовая ветровая электростанция Sheringham Shoal, Великобритания
Критики альтернативной энергетики часто говорят, что она развивается только благодаря государственным субсидиям и налоговым льготам. Себестоимость «зелёной» энергии выше, чем традиционной, получаемой от сжигания углеводородов и расщепления атомных ядер. До недавнего времени так и было. Но правда в том, что альтернативная энергетика становится более рентабельной с каждым годом. Сейчас европейская ветровая энергетика приближается к важному рубежу: планируются три новых ветровые станции на прибрежном шельфе, которые впервые будут построены без государственных субсидий.
Шельфовые ветровые электростанции по определению дороже, чем наземные установки. Здесь башни ветрогенераторов устанавливают на фундаменты из свай, забитых на глубину до 30 метров. Для передачи энергии на берег нужно прокладывать подводные кабели длиной в десятки километров.
Шельфовым ветровым электростанциям требуются более высокие башни и более массивные фундаменты, а солёная вода угрожает коррозией металлических конструкций. Во всех отношениях морские ветряки гораздо дороже, чем наземные аналоги. Правда, у них есть и важное преимущество — они имеют бóльшую эффективность из-за регулярных морских ветров. Но это не влияет на высокую стоимость строительства морских конструкций.
Однако европейцы стараются довести до рентабельности даже шельфовые ветровые электростанции. Инвесторы решили, что к 2024-2025 годам будет выгодно строить даже без государственных субсидий. Правда, это пока теоретические планы, которые предусматривают установку ветрогенераторов на 13 и 15 МВт, а таких ещё не существует. Сейчас самая большая турбина имеет мощность только 8 МВт. Но немецкие инвесторы рассчитывают, что через несколько лет производители — Siemens Gamesa и MHI Vestas Offshore Wind — изготовят-таки требуемое оборудование. Понадобятся не только ветрогенераторы, но и новые системы передачи электроэнергии по морскому дну: несколько инновационных технологий сейчас проходят испытания.
Возможно, в строительстве первых рентабельных шельфовых ветровых электростанций будет участвовать одна из крупнейших в мире фирм-производителей ветрогенераторов и ветровых электростанций — Siemens Gamesa Renewable Energy. Свою экспертную оценку даёт Бент Кристенсен (Bent Christensen), который в компании Siemens Gamesa Renewable Energy отвечает за финансовое прогнозирование стоимости электроэнергии. Он объясняет, что в 2013 году новые проекты ветровых электростанций поставляли электроэнергию по цене примерно 160 евро за мегаватт-час, и тогда представители индустрии поставили «реалистичную долговременную цель» понизить стоимость энергии до 100 евро за мегаватт-час к 2020 году. Так вот, по его словам, эта цель достигнута уже сейчас.
Эти оценки подтверждают независимые аналитики. Например, в декабре 2016 года финансовая консалтинговая компания Lazard опубликовала анализ рынка (pdf), в котором вывела несубсидируемую стоимость электроэнергии в новых шельфовых проектах в 105 евро за мегаватт-час, это снижение на 27% по сравнению с 2014 годом. Компания сделала вывод, что шельфовая энергия ветра дешевле, чем угольные электростанции, солнечные панели на крышах и даже дешевле, чем атомная энергия! На диаграмме приведена себестоимость без субсидий.
Три электростанции в Северном море, которые планируется построить без государственных субсидий, показаны на карте.
На карте показан также энергетический хаб, который будет концентрировать энергию от нескольких электростанций — и поставлять её в разные страны. Планируется проложить каналы в Великобританию, Нидерланды, Германию, Данию и Норвегию. По идее, владельцы станций могут продавать электроэнергию туда, где она дороже в данный момент. Энергетический хаб предолагают сделать на одном или нескольких искусственных островах в Северном море (см. видео).
На острове могут посменно жить техники, которые обслуживают ветрогенераторы, там будут храниться запчасти и швартоваться служебные суда. По идее, это удешевит обслуживание ветровых электростанций поблизости. Но главное, что остров снизит потери на преобразование и передачу электроэнергии, здесь разместятся конвертеры HVDC, на сухой почве.
Три новых проекта обещают ещё сильнее снизить себестоимость электричества. Например, датская компания Dong Energy закладывается вообще в беспрецедентную цену 62 евро за мегаватт-час. Эта компания уже начала строить шельфовую электростанцию Hornsea Project One неподалёку в Северном море, которую позиционируют как самую большую шельфовую электростанцию в мире. 7-мегаваттные ветряки высотой по 190 метров в море займут в море территорию 407 км², что можно сравнить с довольно крупным городом. К 2020 году они выйдут на максимальную мощность 1,2 гигаватта, так что этот гигантский город-электростанция в 120 км от берега станет первой в мире ветровой электростанцией гигаваттного масштаба.
Ещё одну электростанцию в Северном море планирует немецкая компания Energie Baden-Württemberg, которая тоже рассчитывает на цену ниже 75 евро за мегаватт-час.
По мнению экспертов, такое стремительное падение цен вызвано сильной конкуренцией на всех фронтах — от производства ветрогенераторов до услуг по установке и прокладке кабелей.
Ветряк для частного дома — деньги на ветер. Весь расклад по цифрам в рублях и киловаттах.
Вопрос ветроэнергетики в наше инновационное время интересует очень многих. Те, кто хоть раз посещал Европейские страны на своем авто, наверняка видели огромные ветропарки.
Сотни генераторов встречаются по пути.
Наблюдая такую картину, многие начинают верить, что получение эл.энергии при помощи ветра, весьма перспективное и выгодное занятие. Мудрые европейцы ошибаться то не могут.
При этом, почему-то игнорируется факт, что в других местах той же Европы, подобных ветроэлектростанций практически нет. С чего бы это?
Вот именно об этом, когда, где и как ветряки использовать выгодно, а когда нет, и пойдет речь в статье.
Наверняка после очередного подорожания электроэнергии, вы задумывались об установке у себя на участке ветрогенератора. Тем самым, обеспечив если не всю, то большую часть своих потребностей в электричестве.
Некоторые даже подумывают таким образом стать независимыми от электросетей. Насколько это реально и возможно? К сожалению, для 90% владельцев частных домов, эти мечты так и останутся мечтами.
К сожалению, в нашей стране не так много регионов, где скорость ветра находится хотя бы на уровне 5-7 метров в секунду. Берутся данные в среднем за год. В подавляющем большинстве широт, пригодных для проживания, эта самая скорость равняется максимум 2-4 м/с.
Это говорит о том, что ваша ветроустановка большую часть времени, элементарно не будет работать. Для стабильной выработки электричества, ей нужен ветер около 10 м/с.
Если в вашем районе ветер 7м/с, то генератор будет работать максимум на 50% от своего номинала. А если всего 2м/с, то и вовсе на 5%.
Фактически за час, 2квт генератор подарит вам не более 100Вт.
Еще вы столкнетесь с другой проблемой ветра, о которой умалчивают производители. Около земли, его скорость гораздо меньше чем наверху, там где ставятся промышленные установки высотой 25-30м.
Вы же свой агрегат будете монтировать максимум на десяти метрах. Поэтому даже не ориентируйтесь на таблицы ветров с разных сайтов. Эти данные вам не подходят.
Производители скромно умалчивают, что для их карт ветроресурсов, замеры производятся на высоте от 50 до 70 метров! К тому же там не учтены данные по турбулентности, завихрениям.
Попробуете задрать повыше чем 10м, обязательно задумаетесь о молниезащите. Наэлектризованные трением воздуха лопасти, очень вкусная приманка для разрядов!
К тому же, почему-то все беспокоятся только о таком параметре, как скорость ветра, и при этом забывают про его плотность или давление. А разница для энергетики весьма существенная. Зависимость выработки электроэнергии от давления ветра непропорциональная.
Кроме того, есть определенное лукавство в указанных технических характеристиках генераторов.
Верить им конечно можно, но только для идеальных условий. Потому что:
- и в ламинарном потоке при неизменном направлении и повышенной плотности
У вас же на дачном участке скорость ветра может быть такой, что не получится и вал прокрутить, не то что вырабатывать энергию.
И это весной или осенью. Именно в этот период происходят наиболее активные перемещения воздушных масс.
Не забывайте, что ветряк работает не в режиме холостого хода вертушки, а должен раскрутить ротор генератора в окружении неодимовых магнитов.
И это только до тех пор, пока электрический потенциал ветряка ниже напряжения АКБ. При достижении напряжения достаточного для начала заряда, аккумулятор превращается в нагрузку.
Если применить тихоходные конструкции с вертикальной осью вращения, то здесь уже присутствует повышающий редуктор. Вы пытались раскрутить повышающий редуктор? Такая конструкция усложняется, увеличивается вес, парусность, стоимость.
Даже на маяках Северного флота, учитывая там постоянные ветра и полярную ночь, специалисты предпочитают использовать солнечные батареи. На вопрос почему так, отвечают по-простому – проблем меньше!
Большие промышленные ветротурбины могут передавать энергию напрямую в сеть, минуя всякие аккумуляторы.
А вот вы без них обойтись никак не сможете. Без АКБ не будет работать ни телевизор, ни холодильник. Даже освещение будет светить урывками, в зависимости от порывов ветра.
При этом за 12-15 лет работы генератора, вы обязаны будете сменить 3-4 комплекта АКБ, тем самым вдвое увеличив свои начальные расходы. Причем мы берем чуть ли не идеальный вариант, когда аккумуляторы будут разряжаться не больше половины от своей емкости.
Конечно вы можете купить дешевые модели АКБ, но затраты от этого не станут меньше. Просто поход в магазин за новыми батареями будет осуществлен не 4 раза, а уже 8.
Еще о чем стоит серьезно задуматься — это наличие свободного места. Причем по площади оно может уходить на 100 и более метров в каждую сторону от мачты.
Ветер должен свободно гулять по лопастям, и без помех их достигать со всех сторон. Получается, что вы должны проживать либо в степи, либо возле моря (лучше непосредственно на его берегу).
Идеальное место будет на вершине холма. Где с позиции аэродинамики, воздушный поток уплотняется с соответствующим увеличением скорости и давления ветра.
О соседях рядом забудьте. Их сады и двух-трехэтажные особняки, здорово “попьют вашу кровушку”, каждый раз перекрывая попутный ветерок. Также как и соседние лесопосадки.
Те же самые промышленные ветряки, не располагают непосредственно друг за другом, а монтируют их по диагонали. Каждый последующий, не должен закрывать предыдущий.
4-я причина – высокая цена. Не ведитесь на цены продавцов в прайс листах. В них никогда не показывается реальная стоимость всего необходимого оборудования.
Поэтому цены всегда умножайте на 2, даже при выборе так называемых готовых комплектов.
Но и это еще не все. Не забудьте про эксплуатационные расходы, доходящие до 70% от стоимости ветряков. Попробуйте поремонтировать генератор на высоте, либо каждый раз демонтировать и разбирать-собирать мачту.
Еще не забудьте про периодическую замену АКБ. Поэтому не рассчитывайте, что ветряк может вам обойтись в 1 доллар за 1квт эл.энергии.
Когда вы посчитаете все реальные затраты, окажется что каждый киловатт мощности такого ветрогенератора, обошелся вам минимум в 5 баксов.
Пятая причина, неразрывно связана с первыми четырьмя. Это срок окупаемости затрат.
Стоимость ветряка, мачты и доп.оборудования для 2-х киловаттных качественных моделей будет доходить в среднем до 200 тыс. рублей. Производительность таких установок – от 100 до 200квт в месяц, не более. И это при хороших погодных условиях.
Даже осадки снижают мощность ветряков. Дождь на 20%, снег – на 30%.
Вот и получается вся ваша экономия – это 500 рублей. За 12 месяцев непрерывной работы, набежит уже чуть больше – 6 тысяч.
И все это без учета эксплуатационных затрат. А если прикинуть, что средний срок службы хорошего ветряка – около 20лет, то получается, что он окончательно и безвозвратно поломается еще до того, как выйдет на окупаемость.
При этом, 2-х киловаттный агрегат не будет закрывать на 100% ваши потребности. Максимум на треть! Если захотите целиком все подключить от него, то берите 10-ти киловаттную модель, не меньше. Срок окупаемости от этого не изменится.
Но тут уже будут совсем другие габариты и масса.
И закрепить его просто так на трубе через чердак своей крыши, точно не получится.
Однако некоторые все равно убеждены, что из-за бесконечного подорожания электроэнергии, ветрогенератор в один прекрасный момент, по любому станет выгоден.
Безусловно, электроэнергия с каждым годом дорожает. К примеру 10 лет назад, ее цена была на 70% ниже. Давайте проведем примерные расчеты и выясним перспективу выхода на окупаемость ветряка, с учетом резкого удорожания электричества.
Рассматривать будем генератор мощностью 2квт.
Как мы уже выяснили ранее, стоимость такой модели около 200тысяч. Но с учетом всех доп.расходов, нужно умножить ее на два. Получится минимум 400 тыс.руб. затрат, при сроке службы в двадцать лет.
То есть, за год получается 20 тысяч. При этом по факту, за этот год агрегат выдаст вам максимум 900 квт. Из-за коэфф. установленной мощности (он для маленьких ветряков не превышает пяти процентов), за месяц вы накрутите 75квт.
Даже если взять 1000 квт в год для простоты расчетов, стоимость 1квт/ч полученная от ветряка, для вас составит 20 рублей. Если и предположить что электричество от ТЭС подорожает в 4 раза, то случится такое не завтра, и даже не через 5 лет.
Какие выводы можно сделать из всего вышесказанного?
Ветрогенератор в нынешних российских условиях – это убыточный агрегат.
Чтобы хоть как-то обосновать его применение, цена электроэнергии уже сегодня должна доходить до 30 рублей за 1 квт.
Использование ветряка может быть обосновано в двух случаях:
- у вас поблизости нет внешних электросетей или вам не дают к ним подключаться
При этом, устанавливаться ветряк должен в районе со средне годовой скоростью ветра не менее 5-6 м/с. Только в этих случаях ветроустановка будет хорошей альтернативой.
Фактически, в таких условиях вы просто вынуждены выбрать из всех зол наименьшее. При этом, не верьте в суперэффективность других моделей вертикальной или шарообразной формы, собранных на неодимовых магнитах.
Конечный результат будет всегда один. Энергия, которую производит ветряк, зависит только от:
- скорости ветра
- площади, которую описывают лопасти
Поэтому, если вы уже подключены к электросети, не ищите себе лишних приключений и головных болей. Выгоды никакой вы не найдете, по крайне мере на сегодняшний день.
Ну а тем, кто живет далеко от подстанций и ВЛ-0,4кв, стоит приобретать наиболее мощные модели ветряков, какие вы только можете себе позволить. Так как от той мощности, что указана на картинках, вам достанется не более 15%.
Другая категория потребителей, вполне заслужено делает выбор не в пользу китайских заводских моделей, а наоборот, предпочитает самодельные ветряки от мастеров самоучек. Свои выгоды в этом тоже имеются.
В большинстве своем, изобретатели подобных девайсов, это грамотные и ответственные ребята. И практически в 100% случаев, без проблем им можно вернуть установку, если что-то пошло не так, или ее нужно подремонтировать. С этим проблем уж точно не будет.
У промышленных китайский ветряков, внешний вид конечно посимпатичнее. И если вы все-таки решились прикупить именно его, сразу после проверки электродрелью, сделайте профилактический ремонт и замените китайский металлолом на подшипники с качественной смазкой.
Если поблизости от вас есть крупные гнездовья птиц, не помешает закупить дополнительный комплект лопастей.
Птенцы иногда попадают под раздачу крутящейся “мини мельницы”. Пластиковые лопасти ломаются, а металлические гнутся.
А закончить хотелось бы мудростью от тех пользователей, которые не послушались всех доводов и вплотную столкнулись со всеми вышеописанными проблемами. Запомните, самый дорогой флюгер для дома – это ветрогенератор!
Источник https://energo.house/veter/okupaemost-vetrogeneratora.html
Источник https://habr.com/ru/post/404847/
Источник https://domikelectrica.ru/vetrogenerator-dlya-chastnogo-doma-dengi-na-veter/