Снимки и видео на малки вятърни турбини вижте тук

Актуално съобщение вижте тук !!!

Видео на новоизобретена реактивна вятърна турбина вижте тук.

Конфигурация, технология, проектиране и  енергоинвестиционни оценки на вятърни паркове

Ветроусловията се оценяват в седем енергийни класа, които във възходящ ред показват прогресивно увеличение на плътността на ветровата мощност. Тя е основната характеристика за оценка на ветроенергийния потенциал. В САЩ приемат, че икономически рентабилен е проект, който е на терен от 4-ти ветроклас или по-висок.  В Западна Европа отдавна се практикува експлоатация на ветроместа от 2-ри ветроклас. Тази голяма разлика се обяснява с факта, че за ветроенергийните обекти там, а вече и у нас, има редица финансови и други стимули и преференции. Такава тенденция вече се забелязва и в САЩ, където преференциите по-често се свеждат "Рost faktum"  - до данъчни редукции и изгодни кредити, докато в ЕС те са начални стимули като субсидии и грантове, както и субсидирани изкупни цени на екоенергията зелени сертификати и други преференции, съгласно механизмите на Протокола от Киото, който САЩ все още не са го подписали за разлика от Евродържавите и Русия.

Втората причина за използване на места с ветроенергийни условия по-неблагоприятни от 4-ти ветроклас е, че цените на новите  ветроагрегати паднаха няколко пъти за последните двадесетина години. Именно тези цени имат най-голяма тежест за всяка ветроенергийна инвестиция, тъй като горивото (вятърът) e безплатно, строителните работи са минимални, а турбините работят автономно и автоматично без персонал и се управляват телеметрично от централен диспечерски пункт на електроснабдяване.

Третата причина е, че технологиите на ветротурбини, работещи с регулиреими променливостъпкови лопати и електрогенератори с нефиксирана скорост на въртене вече се прилагат по-масово. Това, в съчетание с нови ефективни електромагнитни материали, използвани при генератоторите им (например neodim), позволява и на ветроместа от 2-ри клас да се получават ефективни инвестиционни резултати и с новозакупени турбини.

Що се отнася до България, можем да се възползваме от факта, че поради програмата Repowering, употребявани, но напълно годни турбини се продават сега на ниски цени в Западна Европа. Това на практика прави възможно да се постигне достатъчно ефективна инвестиция с купуване на употребявани турбини и монтирането им на места от 2-3 ветроклас. Още повече, че програмата Repowering на ЕС ще задейства и у нас след няколко години. По нея, при подмяна на съществуваща турбина с нова по-голяма, новата се предоставя изцяло на дългосрочен изгоден лизинг без начална вноска. Така на практика вятърът изплаща изцяло инвестицията, а банката-лизингодател има гаранции за електропроизводство, не от инвеститора, а от статистиката на отчетените данни за ветроелектропроизводството на старата турбина на същото място. Банката и предприемачът не носят риск, защото новите турбини имат минимум 5 годишни заводски гаранции, което време е напълно достатъчно за пълна амортизация на инвестицията.

Поради изброените (и други подобни) благоприятни условия през 2003 година у нас заработиха в паралел към електроенергийната ни система първите вятърни генератори. А през 2004 г. първите ветропаркове край Сливен, Шабла и Ямбол вече са факт. Досега всичките ветрогенератори у нас са втора ръка  от Западна Европа и почти всички работят безпроблемно, въпреки че повечето от тях са 10 годишни и по-стари.

Развитието на ветропарковете с употребявани турбини е по-изгодно от инвестиционна гледна точка за нашите условия отколкото строителството на нови надмегаватови турбини, защото терените у нас още са много евтини, а мегаватовите агрегати изискват монтажни и транспортни технологии и съответната механизация, каквито у нас нямаме. Още повече, че над 30% от нашата територия, подходяща за ветроенергетика, е в гори и планински места, където транспортният достъп е силно затруднен и практически прави невъзможно монтирането на голямогабаритните няколкомегаватови турбини.

Затова, още в началото си, ветроенргийният бизнес вече се ориентира към ветропаркове от употребявани домегаватови ветроагрегати, докато с нови мегаватови такива, в началото на 2005 г., проектите все още са в перспектива.   За разлика от германските и датски ветрополета, у нас хълмовете и планинските райони изискват много внимателно предварително проучване, последвано от много по-сложно проектиране на взаимното разположение на турбините една спрямо друга в малка група или по-голям вятърен парк. Това се отнася и за крайморските зони, където турбуленцията в близост до стръмни морски брегове е немалка, което също усложнява избора на оптималните места за фундиране на всяка турбина, когато са в група (клъстер) или ветропарк.

С по-новите (обявени през 2006 г.) преференциални тарифи за изкупуване на вятърната енергия и законовото осигуряване на дългогодишен договор с фиксирана долна граница на преференциалната изкупна цена, тенденцията за използване втора ръка машини вече е не толкова перспективна. Причина е обстоятелството, че новите по-високи тарифи са в сила само за нови ветрогенератори. Но новите мегаватови мешини са много скъпи, макар, че инвестицията в тях е икономически изгодна. Затова неголемите инвеститори вече предпочитат нови, но по-малки ветрогенератори, които могат да им донесат същите относителни печалби, както мегаватовите турбини, но със значително по-ниски начални капиталови разходи.  Новите неголеми машини имат инвестиционни преимущества дори и пред употребяваните ветрогенератори, независимо, че старите могат да са с по-голяма мощност. Тук следва да обърнем специално внимание на спецификата на местата, с подходящи ветроусловия у нас. Това са среднопланински и високопланински терени, където, големи генератори не могат да се транспортират и монтират, поради трудния достъп. там така или иначе могат да се монтират по-малки машини, а дотолкова, доколкото всички други стартови разходи за нови и стари турбини са еднакви, то новите имат инвестиционно преимущество, основано на по-високите изкупни цени на генерираното от тях електричество.

Преди да се започне какъвто и да е било проект на ветропарк или клъстер е необходимо да се направи избор на най-подходящите турбини за него, както е описано тук. Но преди това следва да се направи ветроенергиен одит на целия терен, а не за отделни точки по него.  Всяка турбина във ветропарк произвежда по-малко електроенергия в годишно изражение, в сравнение със случаите, когато тя е самостоятелна. Затова е неправилно да сумират годишните електропроизводствени данни на единични турбини, когато са във ветропарк или клъстер. Тук проблемите не са чисто електропроизводствени.

Ако една турбина заслонява друга, съседна на нея, това не води само до енергийни загуби от намалената ветросила към заслонената турбина. По-опасното е, че турбуленцията на въздушния поток, преминал през едната, поставя в тежък аеродинамичен работен режим другата, който може бързо да я разруши. Различните турбини имат съществено различаваща се "ветропрозрочност"  на роторите си, както и различна устойчивост на турбуленция. От това, както и от геометричните им параметри, много зависи, доколко ще се избегне бързото разрушаване на турбините във ветропарка и доколко ветроелектропроизводството му ще бъде максимално възможното за определен терен. За да се постигне тази максимизация, следва да е оптимално разположението на трансформаторните станции, схемите и връзките между ветроагрегатите, тяхната конфигурация по планиметрията и алтиметрията на терена и т.н.

Оптималната конфигурация на всеки ветропарк зависи от изброените и от много други параметри и изисквания, част от които са противоречиви и дори взаимно изключващи се. Особено, когато терените не са равни полета, а релефни или пресечени местности. Всяка една оптимизация основно се свежда до приемливи компромиси между големината на турбините, мощността им, вариантното им взаимно разположение на определен по площ и релеф терен и т.н. Поради многобройните параметри и условия при проектирането на ветропаркове използваме специализиран софтуер, който помага за получаването на вариантни техникоикономически решения на оптимални конфигурации на ветропаркове. Това се отнася не само за ветропаркове от десетки турбини, но дори и само за няколко такива (клъстер). Един конфигурационен проект на ветропарк включва като минимум следните основни стъпки, което са обединени в две направления  А и Б, както са описани по долу:

А. Оптимизиране конфигурацията на ветропарка

 1. Анализ на терена, тахиметрична снимка и ланшафтни неравности

 2..Оценка на прилежащата инженерна инфраструктура

 2.1.  Пътна  инфраструктура

.2.2.  Електросилова инфраструктура-конфигурация и капацитет

 2.3.  Телекомуникационна  инфраструктура

 2.4.  Аеродинамично въздействие на обекти в съседство върху  ветропарка

 2.5.  Въздействие на  вятърни паркове  върху съседни обекти 

 3.     Схеми на фундаменти, арматурни планове и други работни чертежи

 4.     Геометрични размери и тегла на компонените на ветротурбина

 5.     Електросилова схема на вятърен парк

 5.1.  Електрическа схема на ветрогенератор

 5.2.  Присъединяване на ветрогенератор към повишаващ трансформатор 20 kV

 5.3.  Интеграционна схема на повишаващите  трансформатори 20 kV

 5.4.  Необходимост от присъединителна 110 kV  електроинфраструктура

 6.     Търговско мерене на електроенергията

 7.     Варианти на оптимална конфигурация на турбините върху терена

 7.1.  Топологична схема на турбини с фиксирана стъпка на лопатите

 7.2.  Топологична конфигурация на турбини с регулируема стъпка на лопатите

.8.     Присъединяване на вятърен парк към електросистемата

Б. Оптимизиране на технологията на строителство на  ветропарка, инвестиционна и екологична оценка

 1.     Избор на технология за строително-монтажните работи на ветрогенератор

 2.     Транспорт (демонтаж)

 3.     Подемна техника (монтаж)

 4.     Сглобяване и наладка

 5.     Перспектива на ветропарка

5.1.  Енерго-техническа перспектива на ветропарка (интензивна и екстензивана)

5.2.  Инвестиционна перспектива на ветропарка в рамките на европрактиката.

5.3.  Вариантна енерго-техническа оптимизация на ветропарка (клъстера)

6.       Инвестиционни и икономичeски оценки на подходящите варианти турбини

6.1.     Размер на инвестицията

6.2.     Парични постъпления

6.3      Рискове и дисконтов процент

6.4.     Оперативни разходи

6.5.     Инвестиционен цикъл

6.6.     Период на възвръщаемост на инвестицията

6.7      Нетна сегашна стойност на инвестицията

6.8.     Вътрешна норма на рентабилност

6.9.     Съотношение приходи / разходи

6.10.   Себестойност на електропродукцията на вятърна електроцентрала

6.11.   Сравнение на вариантите

6.12.   Резултати от екологичната експертиза на вятърна електроцентрала

6.12.1. Екологична оценка

6.12.2. Еколого-икономическа оценка

6.12.3. Заключение на експертизата

6.12.3.1. Ресурсоемкост

6.12.3.2. Земепоглъщаемост

6.12.3.3. Отпадност

7.   Оценка на годишното електропроизводство на вятърен парк

7.1. Брутно електропроизводство на вятърна електроцентрала

7.2. Загуби на електроенергия във вятърни паркове

7.2.1. Конфигурационни загуби

7.2.2. Турбинни аеродинамични загуби

7.2.3. Загуби при трансформация във вятърна електроцентрала

7.3. Нетно електропроизводство на вятърен парк

7.3.1. Нетно генераторно електропроизводство

7.3.2.Нетно електропроизводство на високо напрежение на вятърен парк

7.4. Парични показатели, прогноза, граници на рисковете на инвестицията

8.   Крайни изводи и препоръки

Горното съдържание е примерно и може да се разглежда като неподробен план за едно предпроектно проучване за ветропарк. по отношение на конфигурацията на турбините на избран терен, от една страна и оценка енергийните и инвестиционни резултати, при експлоатацията на ветропарка, от друга страна. Съвсем разбираемо е, че преди предпроекта за ветропарк е необходимо за се направи ветроенергиен одит и предпроект за ветрогенератори. Неподробен план  на такъв проект може да видите тук.

Перспектива

Ветроенергийният бизнес през последната година се развива много бързо в България благодарение на редица благоприятни бизнес условия за него, дефинирани в Закона за енергетиката от 2003 г., както и неговата перспектива за ежегодно увеличение на доходите от продажба на електричество, заложени в закона.

Нов тласък на този5 бизнес даде 50%-тното увеличение на изкупната цена на генерираната електроенергия от вятърни централи. Tова предизвика голям интерес не само сред чуждите инвеститори, но и за нашите. Досегашната практика в този бизнес показа, че повечето фирми, които вече инвестираха и експлоатират вятърните централи у нас не са имали нищо общо с енергетиката преди това. Този факт е най-очевидното доказателство, че автоматично работещите ветроелектроцентрали, които се управляват от електроразпределителните предприятия, са успешен бизнес, защото вятърът е безплатен,  а оперативните разходи са минимални, защото те работят без персонал.

Хибриден алгоритъм за проектиране на вятърен парк

Моделът изчислява произведената енергия, която е нетното количество енергийна продукция от ветроенергийните съоръжения. За изчисляването на тази стойност се използва “брутната енергийна продукция” и общия коефициент на загубите.

Технология            Новото              Услуги           3 D ветроанализи

Ефективност         Изборът            Субсидии        Главно меню