Ветроэнергетика и ее развитие в западном Казахстане

3.Ветряная энергетика в мире

Последние 10 лет ветровая энергетика переживает период бурного роста. Если в 2000 году по всему миру было установлено  ветряных турбин мощностью 3800МВт, то в 2012 году этот показатель возрос более  чем в 10 раз./3/ Этому способствуют общественная и политическая поддержка, высокие цены на ископаемое топливо, вопросы безопасности и охраны окружающей среды.

В настоящее время установленная  мощность ветроэлектростанций (ВЭС) в  мире составляет около 80000 МВт, или около  одного процента мировой генерирующей мощности./3/ Интерес к развитию ветроэнергетики объясняется следующими факторами: возобновляемый ресурс энергии, не зависящий от цен на топливо; ветровой ресурс доступен на значительной части территории Земли; конкурентная стоимость установленной мощности; отсутствие выбросов вредных веществ и парниковых газов в атмосферу; возможность обеспечения электроэнергией отдаленных районов. В настоящее время около 60 стран мира имеют ВЭС в структуре электроэнергетики. Наибольшее развитие ветроэнергетика получила в Германии — 18,5 ГВт, Испании — 10 ГВт, США — 4,2 ГВт, Индии — 4,5 ГВт, Дании — 3,2 ГВт, ряд других стран мира имеют мощность ВЭС порядка 1,0 ГВт. 43 страны мира имеют национальные программы развития ветроэнергетики с установкой сотен и тысяч МВт мощности в ближайшей и среднесрочной перспективе. По скромному сценарию развития предполагается, что уже к 2015 году установленная мощность ВЭС в мире составит порядка 150000 МВт, а к 2020 году — 230000 МВт, или около 2,7 процента общей генерирующей мощности. /4/Кроме того, при строительстве ветряных электростанций учитывается влияние ветрогенераторов на окружающую среду. Законы, принятые, к примеру, в Великобритании, Германии, Нидерландах и Дании, ограничивают уровень шума от работающей ветряной энергетической установки до 45  дБ в дневное время и до 35  дБ ночью. При этом минимальное расстояние от установки до жилых домов должно составлять не менее 300 метров./5/ 
И ещё одна особенность функционирования ветряных установок — современные ветряные электростанции вынуждены прекращать свою работу во время сезонного перелёта птиц. Современные ветряные электростанции строят в местах с высокой средней скоростью ветра — от 4,5  м/с и выше. В Канаде Министерство развития и Министерство Природных ресурсов создали Атлас ветров Канады и систему «WEST» (Wind Energy Simulation Toolkit) — компьютерную модель, позволяющую планировать установку ветрогенераторов в любой местности Канады. В 2005 году Программа Развития ООН также создала карту ветров для 19 развивающихся стран. /6/

Таблица 3. Суммарная установленная мощность ветростанций различных стран мира

Страна, регион	Установленная мощность (МВт)
США	1700
Дания	520
Германия	320
Великобритания	145
Нидерланды	132
Испания	55
Греция	35
Швеция	12
Италия	10
Бельгия	7
Португалия	2
Ирландия	7
Франция	1
Остальные регионы Европы	35 100
Индия	25
Китай	75
Остальные регионы Мира
Всего	около 3200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Источник: http://gendocs.ru

 

4.Потенциал ветроэнергетики в Казахстане

По оценкам специалистов, около 50% территории Казахстана имеет  среднегодовую скорость ветра 4-5 м/с, а в некоторых районах скорость ветра составляет 6 м/с. Казахстан рассматривается экспертами как страна, наиболее подходящая для развития ветроэнергетики. Ветроэнергетический потенциал Казахстана составляет 920 млрд кВтч электроэнергии в год./7/ В рамках проекта Программы развития ООН по ветроэнергетике, проведен анализ ветрового потенциала в 15 регионах страны, разработан первый Ветровой атлас. Первый Ветровой атлас представляет из себя интерактивную карту, с помощью которой можно получить информацию о том, какая в выбранной точке будет среднегодовая скорость ветра. Таким способом можно определить, насколько перспективно в тех или иных местах использовать энергию ветра для дальнейшего получения электроэнергии. Согласно показателям этого ветрового атласа, около 50 тыс. кв. км., которые относятся к территории Казахстана, имеют хороший ветровой потенциал. Исследования показали наличие хорошего ветрового потенциала для строительства ВЭС в Южной зоне (Алматинская, Жамбылская, Южно-Казахстанская области), в Западной зоне (Мангистауская и Атырауская области), в Северной зоне (Акмолинская область) и Центральной зоне (Карагандинская область)./7/ В программе по развитию электроэнергии РК на 2010-2014 годы, разработанной Министерством индустрии и новых технологий отмечено, что главным препятствием к развитию ветроэнергетики являются высокие удельные капитальные затраты на строительство и как следствие, высокий тариф на электроэнергию. В условиях существующего рынка электроэнергии ветроэнергетические ресурсы Казахстана практически не осваиваются, как, впрочем, и другие виды возобновляемых источников энергии. Удельный вес возобновляемых энергоресурсов не более 0,2 % суммарной выработки электроэнергии. /2/ В декабре 2011г. в Жамбылской области была введена в эксплуатацию первая в Казахстане ветроэлектростанция - Кордайская ВЭС (первая очередь), мощность 1 500 кВт. В Концепции перехода Республики Казахстан к устойчивому развитию на 2007-2024 годы, одобренной Указом  Президента Республики Казахстан от 14 ноября 2006 г №216, предусматривается, что обеспечение устойчивого экономического развития Казахстана будет осуществлено путем поддержки экологически эффективного производства энергии, включая использование возобновляемых источников и вторичного сырья. Законами РК «Об электроэнергетики» и «Об энергосбережении» упоминается о необходимости развития и использования возобновляемых источников энергии, однако, каких-либо прямых мер по поддержке возобновляемых источников энергии не предусмотрено. Суммарное производство электроэнергии в Казахстане  на базе возобновляемых источников (включая гидроисточники) в 1990 году составляло 7,35 млрд кВт*ч в год или 8,4% общей ее выработки и 7% к потребности/2/ В настоящее время доля возобновляемых источников энергии составляет 0,3% общей выработки электроэнергии, из которой более 90% приходится на малые ГЭС./2/ В Казахстане в 2011 году было произведено 78,8 млрд кВт*ч электроэнергии. По экспертным оценкам, структура общего экономического потенциала Казахстана без учета водородной энергетики является следующей. По ветроэнергетике:

• теоретический возможный  потенциал оценивается в более  чем 1,8 трлн кВт*ч в год;

• экономически возможный - 3 млрд кВт*ч в год (0,26 млн т  н.э.)/3/

4.1.Экологические аспекты развития ветроэнергетики

ВЭС не потребляют органического  топлива и,  таким образом,  не выбрасывают в    атмосферу  продукты сгорания топлива и не имеют  твердых отходов. Каждый кВт.ч электроэнергии от ВЭС, замещающий электроэнергию от угольной ТЭС,   предотвращает  вредные выбросы в атмосферу окислов серы, окислов азота,   летучей золы и парниковых газов,  а также складирование золошлаковых отходов.  Установка 500  МВт мощности ВЭС с ежегодной выработкой 1,5 млрд. кВтч электроэнергии позволит сохранить более 500 тыс. тонн в год  и предотвратить годовые выбросы в атмосферу порядка:

- 1,5 млн. тонн диоксида  углерода

- 12000 тонн оксидов серы

- 7800 тонн оксидов азота

-12 600 тонн летучей золы 

а также складирование  золошлаковых отходов в обьеме  200 000 тонн. /3/В качестве экологических недостатков ВЭС можно назвать гибель птиц от  столкновения с ветроустановками.  Однко, как показали специально проведенные исследования.  количество птиц,  погибших от столкновения с ветроустановками составляет 3-7  птиц на один    МВт мощности и значительно ниже,  чем    при столкновении птиц с автотранспортом, зданиями и сооружениями и пр. /9/

4.2.Экономические аспекты развития ветроэнергетики

Для того,  чтобы удовлетворить  возрастающий спрос на электроэнергию в регионах страны, требуется увеличение поставок электроэнергии,  что повлечет за собой значительные капитальные вложения для обновления и расширения генерирующих мощностей и    инфраструктуры электрической сети.   Использование местных источников энергии сокращает общие затраты на удовлетворение потребностей в энергии за счет сокращения капитальных вложений в развитие инфраструктуры электрической сети, потерь электроэнергии при транспорте. Республика Казахстан обладает огромными ветровыми ресурсами.  По своему географическому положению Казахстан находится в    ветровом поясе северного полушария и на значительной части территории наблюдаются достаточно сильные воздушные течения,  преимущественно Северо-восточного, Юго-западного направлений.  Почти на 50%  процентах территории Казахстана среднегодовая скорость ветра достигает 4-5м/с    метров,  что учитывая размеры страны  (более 2,72  млн.  кв.  км),  предопределяет наличие огромного ветроэнергетического потенциала.  (См.  Ветровой атлас    Казахстана).   В ряде районов Казахстана    среднегодовая скорость ветра достигает 6м/с и выше,  что делает эти районы перспективными для использования ветроэнергетики. Стоимость электроэнергии от ВЭС,  расположенной в таких местах,  может составить 5-7  центов за кВт.ч.,  с учетом инвестиционной составляющеей.  /4/ В этой связи, Казахстан рассматривается как одна из наиболее подходящих стран мира для использования ветроэнергетики. Хорошие ветровые районы со скоростями ветра 6 м/с и выше, расположены в центральной части Казахстана, в Прикаспии, а также в ряде мест на Юге, Юго-Востоке и Юго-Западе Казахстана. По экспертным оценкам ветровой энергетический потенциал Казахстана составляет порядка 1820  млрд. кВт.ч в год. /4/  Таким образом,  потенциал использования ветроэнергии для производства электроэнергии в большей мере будет определяться балансирующими возможностями энергосистемы и экономикой производства электроэнергии на ветростанциях.   Учитывая общую генерирующую мощность в Казахстане – 18,400  МВт,  мощность ветроэлектростанций в пределе может составить порядка 3 500 МВт при годовой выработке электроэнергии порядка 8-9 млрд.  кВт.ч./10/  Экономический потенциал использования ветроэнергетики будет определяться соотношением стоимости электроэнергии    ветростанций и традиционных источников энергии с учетом транспортной составляющей, а также учета экологического эффекта от сокращения загрязнения окружающей среды при замещении мощностей угольных электростанций.  По ряду проведенных расчетов установленная мощность ветроэлектростанций может составить порядка 2000 МВт к 2024г./6/ Казахстан имеет развитый машиностроительный комплекс,  что даетвозможность в перспективе создать производство ветроустановок на казахстанских предприятиях.  Это позволит снизить стоимость строительства ветростанций и, соответственно,  стоимость электроэнергии от ветростанций.  Освоение современной технологии ветроэнергостроения внесет свой вклад в индустриализацию и социально-экономическое развитие страны. 

5.Общая характеристика Западного Казахстана

В Западной зоне  (Актюбинская,  Атырауская и Западно-  Казахстанская области)  имеется дефицит электроэнергии в обьеме порядка 0,84  млрд.  кВтч, который покрывается экспортом электроэнергии из России.   Для покрытия возрастающего потребления электроэнергии в этой быстроразвивающейся зоне планируется ввод около 1300  МВт новых мощностей на газе. /Однако,  с учетом  повышения цен на газ,  стоимость электроэнергии в этом регионе может значительно повысится.  

Таблица 4.

Определение средней плотности населения.

Название области	Площади (тыс. кв.км)	Население (тыс. чел)	Средняя плотность (чел/кв.км) Доля городского в%	Доля сельского в%
Западно-Казахстанская	151,3	610,8	40,7	59,3
Актюбинская	300	678,6	55,9	44,1
Атырауская	118,6	443	58,1	41,9
Мангистауская	159,1	318,1	78,5	21,5

Источник: http://www.petropavl.kz/skoipkppk/page6/geography/3.shtml

 

5.1. Физико-географическое положение

 
Западный Казахстан, включает Западно-Казахстанскую, Актюбинскую, Атыраускую и Мангыстаускую области, расположен на западе и юго-западе Казахстана. По величине территории (728,5 кв. км) этот район занимает 1 место в республике, по численности населения 12,0 млн. чел. - третье, уступая Южному и Северному Казахстану. 
На долю района приходится 26,6 % всей площади Казахстана./3/ По величине территории он занимает первое место в республике. В физико-географическом отношении Западный Казахстан находится на стыке Европы и Азии и является их связующим звеном. Такое расположение, между сравнительно влажными восточно-европейскими степями и знойными пустынями Средней Азии, обусловило резкую континентальность и чрезмерную засушливость климата, преобладание на большей части обширной территории пустынь и полупустынь.  
На формирование природных условий с севера влияет Восточно-Европейская равнина с умеренным климатом, с юга - Средняя Азия с сухим и засушливым климатом. Территория района охватывает значительную часть Прикаспийской низменности, южные отроги Общего Сырта и Уральских гор, полностью занимает Мугоджарские горы и полуостров Мангышлак, западную пустынную часть Устюрта. 
Климат Западного Казахстана резко континентальный и характеризуется большой засушливостью, так как значительная часть его территории находится в зоне пустынь и полупустынь. Среднегодовые скорости  ветра изменяются от 2 до 6 м/с. Из 81 на 14 метеорологических станциях среднегодовые скорости находятся в пределах до 3 м/с, на 34 - от 3 до 4 и на 33 - выше. Таким образом, значительная часть территории Западного Казахстана характеризуется достаточно высоким уровнем скоростей ветра, и районы со среднегодовыми скоростями выше 4 м/с могут оказаться перспективными для ветроиспользования. При этом следует особо выделить побережье Каспийского моря и прилегающие к нему равнинные зоны Атырауской области, где среднегодовые скорости достигают 5-7 м/с. Значительные скорости ветра часто наблюдаются на возвышенностях (Мугоджарские горы, хребет Мангистау).  

5.2.Наиболее благоприятные районы для развития ветряной энергетики в Западном Казахстане

 

В Западной зоне (Актюбинская, Атырауская и Западно-Казахстанская области) имеется дефицит электроэнергии в объеме около 1 млрд. кВтч./3/ Для ориентировочной оценки возможного развития ветряной энергетики в Западном Казахстане к наиболее перспективным для ветроиспользования отнесены зоны: Мугоджарские горы, хребет Мангистау.По проекту «Казахстан - инициатива развития рынка ветроэнергетики» ГЭФ/ПРООН.В целях способствования развитию рынка ветроэнергии в Казахстанебыл осуществлен мониторинг ветрового потенциала в 8 местах в нескольких регионах Казахстана.В рамках проекта в этих местах установлены метеорологические мачты,среди которых:

• ВЭС 20 МВт- Стоимость 28 млн. USD, годовое производство эл.энергии -50 млн. кВтч
• Форт Шевченко (Мангистауская обл.) 
  ВЭС 20 МВт, Стоимость – 28 млн. USD, годовое производство эл.энергии – 50 млн. кВтч. Атырау 

 

5.3.Мугоджарские горы

Мугоджарские горы расположены к югу от Уральских гор и являются их естественным продолжением. В отличии от Уральских гор, Мугоджары имеют пологие восточные и крутые западные склоны. Мугоджары тянутся с севера на юг на 450 км. Между параллельно расположенными друг к другу западным и восточным хребтами лежит Бершогырская впадина шириной 15-20 км. В некоторых местах встречаются мелкосопочники. Самое высокое место – Большой Боктыбай (657 м). Представляют собой ряд невысоких каменных гряд (сопок). Преобладающие абсолютные высоты — 300—400 м. С Мугоджар на север течёт река Орь (приток Урала), на запад — Эмба и её притоки, на восток — Иргиз. К югу от Мугоджар лежат пески Большие Барсуки, отделяя их от бассейна Аральского моря. Мугоджарский ураган - сильный ветер в Мугоджарских горах на одноименном перевале, восточнее верховьев р. Эмбы. Дует преимущественно с запада или востока, скорость ветра достигает 40 м/с. Этот ветер наблюдается в Актюбинской, Атырауской, Мангыстауской областях. Процессы образования и структура рельефа Мугоджарского горного массива похожи на Уральские горы. Отличительной чертой первых является пологое  расположение восточных склонов, а западных - крутое. Мугоджары делятся на два горных хребта  
-западный и восточный. Климат Мугоджарских гор  резко континентальный, зима холодная, малоснежная, со средней температурой января — 14 °C; лето сухое и жаркое, средняя температура июля 24 °C. Годовое количество осадков 200—250 мм. Имеются месторождения меди, никеля и др. полезных ископаемых, на базе которых развита горнодобывающая промышленность Мугоджары пересекает ветка железной дороги Кандыагаш — Арыс на участке Эмба — Шалкар (Челкар)./8/