ИССЛЕДОВАНИЕ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ
13 августа 2010Муравлев А.И.
Томский политехнический университет
Вопросы использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) актуальны для всех стран мира в силу разных обстоятельств. Для промышленно развитых стран, зависящих от импорта топливо – энергетических ресурсов (ТЭР), - это прежде всего, энергетическая безопасность. Для промышленно развитых стран, богатых энергоресурсами – это экологическая безопасность, завоевание рынков сбыта оборудования. А для развивающихся стран – это наиболее быстрый путь к улучшению бытовых условий [1].
Мировыми лидерами в использовании ВИЭ являются Дания, Германия, Австрия, Греция. Эти страны можно охарактеризовать как промышленно развитые, зависящие от импорта ТЭР, поэтому в целях обеспечения сегодняшней и будущей экономической, а значит и социальной стабильности. Для перечисленных стран были разработаны и внедрены законы, стимулирующие развитие альтернативной энергетики и применения энергосберегающих технологий. К примеру, на австрийском рынке электроэнергии 8% продаж должна составлять энергия, выработанная на микрогидроэлектростанциях. Намечается тенденция, когда ежегодный прирост установленной мощности установок, преобразующих энергию возобновляемых источников в электрическую, составляет около 30% от прошедшего года. Наибольшие успехи были
достигнуты в микрогидроэнергетике и ветроэнергетике.
В России альтернативная энергетика развита слабо, во многом из – за отсутствия работающей нормативно - правовой базы, стимулирующей ее развитие, и из – за нерентабельности использования низкопотенциальной энергии на фоне «неисчерпаемых» запасов полезных ископаемых. Исследования, проведенные российскими учеными по оценке ветрового потенциала показывают, что только 20% территории России пригодны для ветроэнергетики.
Целью данной работы является оценка возможностей использования ветроэнергетических установок (ВЭУ) малой и очень малой мощности в Томской области и определение класса установок перспективных для использования.
Томская область занимает юго-восточную часть Западной – Сибирской равнины и имеет площадь 316,9 тыс.км2, превышая по площади такие государства как Великобритания (244,1 тыс.км2), Австрия (83,4 тыс.км2) и т.д. Рельеф Томской области исключительно равнинный. На десятки и даже сотни километров тянутся плоские, сильно заболоченные пространства с высотой над уровнем моря не более 200м, годовой ход скорости ветра для всей территории четко выражен двумя максимумами в переходные сезоны и основным минимумом в летний период. Амплитуда годового хода варьируется в пределах 0,9 - 2,0 м/с. Среднегодовые скорости изменяются от 2,1 до 4,2 м/с. Преобладающим направлением ветра на всей территории Томской области во все сезоны и года является южное и юго-западное, но на севере области летом преобладают ветры северного и северозападного направления [2].
Используя кадастр возобновляемых энергоресурсов возможно определить удельную плотность ветровой энергии и ветровой потенциал районов Томской области. Для обработки возьмем данные с метеостанций расположенных в Александровском, Колпашев-ском и Томском районах.
Средняя удельная мощность потока ветровой энергии (р) находится по формуле
i=где v- средняя скорость ветра за период времени, м/с; / - повторяемость ветра, %; в-
i
коэффициент, учитывающий вертикальную структуру ветра (при оценке потенциала на высоте флюгера метеостанции /J = 1); р-плотность воздуха, кг/м3. В Томской области плотность воздуха зависит от времени года, района и находится в пределах от 1,19 кг/м до 1,41 кг/м3, в расчетах используем усредненное значение для исследуемого района Томской области.
Средняя удельная энергия ветрового потока находится как
Е ■ ={Р} .-Т-, где т - -
интервал времени.
Валовый потенциал ветровой энергии определяется для площади района Sпригодной для установки ветроэнергетических комплексов. Учитывая большие площади, недостаточное изучение топографических особенностей местности и редкое заселение рай-онов (до 0,3чел/км ), принимаем 10% от площади района.
W в=—■ p-T.-S-JL(v.-B)3 -t =е.■ — 40J’•J
20
/=1