Ветроэнергетика России

Теоретические основы ветроэнергетики в России в начале XX века были заложены членом-корреспондентом Российской Императорской академии наук, профессором Императорского технического училища (ИМТУ) Николаем Жуковским и его учениками: докторами технических наук В. П. Ветчинкиным, Н. В. Красовским, Г. Х. Сабининым и Г. Ф. Проскурой^[3].

В 1914 году Ветчинкин, базируясь на теории «идеального» гребного винта Н. Е. Жуковского, ввёл понятие «коэффициента преобразования энергии ветра» и предложил теорию «идеального ветряка». Позднее, в в 1920 году Жуковский в статье «Ветряные мельницы НЕЖ» и двух других статьях развил данную теорию до «классической теории ветряка»^[4].

Практическое воплощение теоретические изыскания получили тогда, когда ЦАГИ разработал первые ветроэлектрические станции и ветряки для сельского хозяйства СССР. Мощность подобного «крестьянского ветряка» варьировалась от 3 л. с., 8 л. с. до 45 л. с., установка могла освещать 150—200 дворов или приводить в действие мельницу^[5].

В 1923 году был построен ветросиловой испытательный стенд ЦАГИ, а в следующем году под непосредственным руководством Н. В. Красовского была создана и установлена на бакинских нефтяных промыслах первая работающая ветроустановка ЦАГИ с диаметром рабочего колеса 14 м и мощностью 36,8 кВт, с самоустанавливающимися лопастями и регулятором конструкции Г. Х. Сабинина^[6]. Установка предназначалась для привода глубинных насосов нефтяных скважин.

Впоследствии ЦАГИ развивало две линейки ветроустановок:

• многолопастные тихоходные с небольшой мощностью
• трёхлопастные быстроходные с автоматическим регулятором угла поворота лопастей в зависимости от скорости ветра

Были созданы многолопастные тихоходные ветродвигатели ТВ-5, ТВ-8, УВД-8 с диаметрами рабочих колёс, соответственно, 5 и 8 метров. Ветродвигатель ТВ-5 при мощности 1,8 кВт имел 18–24 лопастей и обеспечивал подъём воды на высоту 70 м с расходом 3,5 м³/ч. Наибольшим спросом пользовалась модель ТВ-8, производство которой в 1936 году достигло 1300 шт^[3]. Эти установки широко использовались в сельском хозяйстве СССР как для производства электроэнергии, так и в качестве приводов для насосов по подъёму воды.

В 1931 году в Курске была построена ветроэлектростанция Уфимцева, первая в мире ветроэлектрическая станция с инерционным аккумулятором, она является объектом культурного наследия федерального значения. В том же году в Балаклаве вошла в строй ветроэлектростанция мощностью 100 киловатт, на тот момент самая мощная в мире, разрушена в 1941 году во время боёв Великой Отечественной войны^[7].

К концу 2010 года реальная мощность ВЭС в России составляла не более 17 МВт. Российская ассоциация ветроиндустрии (РАВИ) предсказывает, что в случае достижения доли возобновляемой энергетики в 4,5 % к 2020 году — мощность ветряных электростанций будет составлять 7 ГВт^[8]. В 2013 году была принята программа государственной поддержки возобновляемой энергетики в России до 2024 года — программа ДПМ ВИЭ. Однако к 2015 году вместо планируемой мощности 1250 МВт^[8] суммарная мощность составила всего 15,4 МВт^[9]. В 2016 году, после ряда правок и изменений в текущую программу поддержки, состоялся конкурентный отбор мощности, выигранный ГК «Росатом». С 2016 по 2020 годы состоялось ещё 5 конкурентных отборов мощности, в итоге на рынке образовалось три ключевых игрока:

• Фонд развития ветроэнергетики с установленной мощностью ветроэнергетических проектов до 2024 года 1858,3 МВт. Фонд объединяет три компании: ПАО «Фортум», ГК РОСНАНО и технологического партнёра ООО «Вестас Рус» (российское подразделение компании Vestas).
• АО «НоваВинд» (ГК «Росатом») с установленной мощностью ветроэнергетических проектов до 2024 года 1172,5 МВт. Корпорация реализует собственную программу локализации на основе купленной технологии (ВЭУ Lagerwey).
• ПАО «Энел Россия» с установленной мощностью ветроэнергетических проектов до 2024 года 326,31 МВт.

В настоящее время ветроэнергетика используется преимущественно в сельской местности с малой плотностью населения, где доступ к основным источникам энергии ограничен.

Планируется, что установленная мощность ВЭС к 2024 году должна составить 3357,11 МВт.

Большая часть ветровых зон России — это степи на юге России (Нижняя и Средняя Волга, Дон), морские побережья (побережье Северного Ледовитого океана от Кольского полуострова до Камчатки, побережья Каспийского, Чёрного, Азовского, Балтийского и Охотского морей) и некоторые отдельные ветровые зоны (Карелия, Алтай, Тыва, Байкал). Максимальная средняя скорость ветра приходится в этих районах на осень и зиму.

Около 30 % экономического потенциала ветроэнергетики сосредоточено на Дальнем Востоке, 14 % — в Северном экономическом районе, около 16 % — в Западной и Восточной Сибири (при этом, плотность населения во многих ветровых зонах не превышает 1 чел. на 2 км²^[10]). Технический потенциал ветроэнергетики России составляет 80 000 ТВтч/год, из которых экономически выгодными являются 6218 ТВтч/год^[11].

Крупнейшая — Кочубеевская ВЭС^[12][13] (210 МВт, Кочубеевский район);

Самый крупный парк ветроэлектростанций России находятся в Ростовской области — суммарной установленной мощностью 560 МВт: Сулинская, Каменская и Гуковская ВЭС, каждая мощностью 100 МВт, первая очередь Казачьей ВЭС мощностью 50 МВт, Марченковская ВЭС мощность 120 МВт и Азовская ВЭС мощностью 90 МВт.

В Республике Калмыкия построены станции: Салынская и Целинская ВЭС (каждая по 100 МВт), Юстинская ВЭС 15 МВт и Юстинская ВЭС 2,4 МВт, реализованная в начале нулевых годов.

В Ульяновской области построены станции: Ульяновская ВЭС-1 мощностью 35 МВт, Ульяновская ВЭС-2 мощностью 50 МВт.

В Республике Крым ветроэнергетический комплекс общей мощностью 83,81 МВт.

В изолированных зонах энергоснабжения (НАО, ЧАО, Республика Саха, Камчатский край) ВЭС общей мощностью 9,96 МВт.

Разрабатываются проекты следующих станций:

• Азовская ВЭС (90 МВт)^[14] — запущена
• Ленинградская ВЭС (Ленинградская область, 75 МВт)
• Калининградская морская ВЭС (50 МВт)
• Морская ВЭС (Карелия, 30 МВт)
• Приморская ВЭС (Приморский край, 30 МВт)
• Магаданская ВЭС (Магаданская область, 30 МВт)
• Чуйская ВЭС (Республика Алтай, 24 МВт)
• Усть-Камчатская ВДЭС (Камчатская область, 16 МВт)
• Новиковская ВДЭС (Республика Коми, 10 МВт)
• Дагестанская ВЭС (Дагестан, 6 МВт)
• Анапская ВЭС (Краснодарский край, 5 МВт)
• Новороссийская ВЭС (Краснодарский край, 5 МВт)
• Валаамская ВЭС (Карелия, 4 МВт)

В 2003—2005 гг. в рамках РАО ЕЭС были проведены эксперименты по созданию комплексов на базе ветрогенераторов и двигателей внутреннего сгорания, по программе в посёлке Тикси установлен один агрегат. Все проекты начатые в РАО, связанные с ветроэнергетикой переданы компании РусГидро. В конце 2008 года РусГидро начала поиск перспективных площадок для строительства ветряных электростанций^[15]. Также предпринимались попытки серийного выпуска ветроэнергетических установок для индивидуальных потребителей, например водоподъёмный агрегат «Ромашка». В последние годы увеличение мощностей происходит в основном за счет маломощных индивидуальных энергосистем, объём реализации которых составляет 250 ветроэнергетических установок (мощностью от 1 кВт до 5 кВт).