Энергия ветра: рекорды Дании, разработки России и тонны отходов
рубрика: применение
Дания получает почти половину электричества от ветра, Россия строит уникальные двухроторные турбины с КПД до 80%, а главный вызов отрасли сегодня — не добыча энергии, а утилизация гигантских «крыльев», которые просто некуда девать.
Принцип работы ветрогенераторов прост: лопасти улавливают воздушный поток, вращают вал генератора, и механическая энергия превращается в электрическую. Установки обычно объединяют в парки, располагая их на расстоянии 3–10 диаметров колеса, а выработанное электричество поступает на подстанцию и далее в общую сеть.
Различают наземные ВЭУ, которые ставят на возвышенностях, прибрежные и шельфовые — последние работают с постоянными морскими ветрами, не занимают сушу, но сложны в обслуживании.
Офшорная ветряная ферма под Копенгагеном
Мировой лидер в этой сфере — Дания. Уже в 2017 году страна получила 43,6% электроэнергии от ветра, а к 2019 году довела долю до 47% (29% — наземные установки, 18% — морские). Страна ставит амбициозную цель — сократить парниковые выбросы на 70% к 2030 году. География Дании (полуостров и острова) идеально подходит для ветряков, причём ставка делается на морские парки: по оценкам экспертов, потенциал офшорного ветра в 18 раз превышает текущие мировые энергопотребности.
АО «Росатом Возобновляемая энергия»
В России ветроэнергетикой занимается «Росатом Возобновляемая энергия». Действующие станции расположены на юге — в Адыгее, Ростовской области и Ставропольском крае. К 2028 году планируется ввести мощности свыше 2 ГВт с учётом уже работающих объектов.
Отечественные инженеры из компании «Инновационные системы» разработали уникальную двухроторную турбину с КПД около 70–80%, тогда как у обычных трёхлопастных аналогов он не превышает 30%. Эффективность достигнута за счёт увеличения высоты башни и длины лопастей, а также улучшенной аэродинамики. Такие установки уже заинтересовали Вьетнам и Саудовскую Аравию.
Российский разработчик и производитель двухроторных ветрогенераторов (ГК «Инновационные системы»)
Однако у ветроэнергетики есть серьёзная обратная сторона — утилизация отслуживших лопастей. Если бетон и металл перерабатываются без проблем, то композитные материалы (стекло- и углепластик) не разлагаются и практически не поддаются дешёвой переработке. Только в Европе к 2023 году планировалось демонтировать около 14 тысяч ветряков, а к 2050 году объём таких отходов может достигнуть 40 миллионов тонн. Лопасти просто закапывают, но они сохраняются тысячелетиями, нарушая экологический баланс.
Поиск решений идёт активно. Европейская платформа Wind Europe предлагает измельчать лопасти до волокон и использовать их в производстве полимерных досок, бетона и отделочных материалов, а органические остатки сжигать. Однако пока промышленных линий для этого недостаточно. Компания Vesta намерена к 2040 году перейти на безотходное производство, а к 2030-му довести уровень вторичного использования до 55%. Американская Global Fiberglass Solution уже более десяти лет прессует измельчённые лопасти в строительные плиты и делает из них железнодорожные шпалы. Перспективно и получение гранулята для новых турбин.
В Великобритании списанные лопасти измельчают и смешивают с другими отходами. Из полученной массы создается новый композитный материал, из которого формуют прочные плиты и брусья. Эти изделия уже находят применение в качестве сельскохозяйственных ограждений, скамеек, настилов и декоративных панелей.
Остроумное решение нашли в Дании: лопасти закрытой станции Vindeby стали шумозащитными экранами на автотрассах — стекловолокно по плотности превосходит минеральную вату и эффективно гасит шум.
В России также разработаны нормативные акты и методы утилизации. Восточный научно-исследовательский углехимический институт запатентовал технологию сольволиза, которая разлагает лопасти на отдельные углеродные, стеклянные и кварцевые волокна с сохранением их исходных свойств — их можно использовать повторно. Есть и другие способы: сегментирование лопастей, отделение внешнего стеклопластика от углеродного каркаса, извлечение волокон для добавки в бетон или асфальт. Главная проблема — высокая стоимость всех этих процессов и сложность отделения токсичной смолы от волокна, что мешает полной переработке.
Тем не менее, факт признания проблемы уже обнадёживает. Теперь задача — найти такие пути решения, которые не породят новых экологических трудностей.
Энергия ветра. Фото: Олег Поткин, участник конкурса «Самая красивая страна»
