Доклад министерство на икономиката от 23.01.2006
Средният брой на слънчевите дни в нашата страна се увеличава с около 18 - 20. Като цяло слънчевата радиация над страната е повече от 1370 Ват/кв.м. В горните слоеве на атмосферата слънчевата константа варира от 1370 до пикове със стойност 2100 Ват/кв.м. Ветровите потоци над нашата страна са силно променени.Те са с по-малка скорост, занижен интензитет и честота.Очаква се тази климатична обстановка над нашата страна да има трайни тенденции за присъствие в близките 50 години на следващия век. Това означава, че валежната сума върху територията на страната като цяло, ще бъде малка. Производството на хидроенергия, по експертна прогноза ще бъде силно затруднено за дълъг период от време. За получаване на вода (питейна, поливна и производствена) дори ще се наложи да се ползва повече енергия от националната енергийна мрежа. Променената енергийна обстановка налага нов подход към енергийната ефективност, енерго-спестяващите технологии и най-важното спешно развиване на технологиите за оползотворяване на ВЕИ.
ЕНЕРГЕТИКАТА И ВОДОСНАБДЯВАНЕТО ще бъдат основния проблем на Р. България в близките 50 години на 21 век.
2. ЕНЕРГИЙНА ОБСТАНОВКА НА ТЕРИТОРИЯТА НА Р. БЪЛГАРИЯ. ВЪЗМОЖНОСТИ ЗА ИЗПОЛЗВАНЕ НА ВЪЗОБНОВИМИ ЕНЕРГО-ИЗТОЧНИЦИ (В.Е.И.) - СЛЪНЦЕ, ВЯТЪР, ХИДРО- И ГЕОТЕРМАЛНА ЕНЕРГИЯ
България внася от 65 до 76% (над 82%) от енергоносителите си. Внася се природен газ, суров петрол, голяма част от въглищата, уранът за АЕЦ. В страната е добре развита системата за производство на електрическа енергия. Тя има изградена добра разпределителна мрежа и резервни мощности за върхово и подвърхово натоварване. Страната е обхваната в енергиен пръстен. В България по комбиниран способ се произвежда в ТЕЦ топлинна енергия за топлофикация на комунални и други видове сгради (нещо като когенерация)! Изградена е и добра газопреносна мрежа. Създадени са множество хидроенергийни възли с язовири, които обаче при сегашните темпове на потребление на ел. енергия осигуряват едва 1,2 - 1,4% от необходимата и потребявана ел. мощност. Възобновимите енергоизточници - Слънце, вятър и геотермална енергия осигуряват нищожните 0,1 – 0,3% от общия енергетичен принос.
3. ВЕТРОВА ЕНЕРГИЯ И ВИДОВЕ ВЕТРО-ДВИГАТЕЛИ
Различните части на повърхността на земното кълбо различно се нагряват от Слънчевата енергия. Поради това и въздушните слоеве над тези зони са различно затоплени. Като се включат и други причини породени от орбиталните параметри на планетата и океанските въздействия се получават различни ветрови потоци. Общо за планетата ни ветровата енергия надвишава над 3000 пъти тази получавана от изгарянето на въглищата и природния газ. За съжаление ветровата енергия се отличава с голяма неравномерност както по посока на духащите ветрове, така и по техния интензитет и скорост на вятъра.
Ветровата енергия се мени в широки граници.
Характеризира се със следните параметри:
1.Мигновена скорост в м/сек.
2.Средна скорост за дадено време - средно дневна и средно месечна и средно годишна
3.Повторяемост на вятъра - общ брой на часовете през месеца и годината, през която вятърът духа с определена скорост.
4.Преобладаваща посока на вятъра през денонощието, през месеца и през годината ( по сезони).
ВЕТРОДВИГАТЕЛИ, ВЕТРОГЕНЕРАТОРИ И ПРИЛОЖЕНИЕТО ИМ В Р. БЪЛГАРИЯ
За превръщане на ветровата енергия в полезна работа ветродвигателят е снабден ветрово колело.
Според устройството на вятърното колело се различават
основно пет типа ветродвигатели:
1. Перкови ( крилчати) - с много секторни перки и перки(лопати, крила) тип самолетно крило - дву-,три или четири лопатни - много перковите ветродвигатели са бавноходни, бързоходните са с брой на перките от 2 до 5 Бавноходните осигуряват по-голяма пускова мощност;
2. Въртележкови - вертикални турбини;
3. Роторни - вертикални тип “Флетнер”;
4. Барабанни хоризонтални;
5. Комбинирани;
Перковите ветродвигатели превръщат в механична енергия от 30 до 42% от енергията на вятъра.
Бързоходните започват да работят при минимална скорост на вятъра от 4-5 м/сек, а бавноходните ветродвигатели при минимална скорост на вятъра 3-3,5 м/сек. За съжаление при тези минимални скорости на вятъра ветродвигателите осигуряват едва една шеста или една седма част от номиналната мощност. Прието е номиналната мощност да се развива при скорости от 8 -11 метра/секунда. Оптимална скорост на вятъра за работа на ветродвигателите е 13-25 метра за секунда. Тогава се развива и максималната мощност на ветродвигателя в КВАТ.
В Р.България до 1970 година се внасяха от СССР следните видове ветродвигатели:
- ТВ-5 - много-перков, бавноходен, с 24 броя перки, с диаметър на колелото - 5 метра. Колелото е на хоризонтална ос с диаметрален стабилизатор и редуктор. Височината на кулата е 15,6 метра. Брой на оборотите на колелото при скорост на вятъра 8м/сек. - 40, Развивана номинална мощност 1,8 - 2,5 кВат. При скорост на вятъра 4м/секунда получавана мощност е 0,3 кВат.Маса - 3100 кг без кулата;
- ТВ-8 - много перков, бавноходен - 18 перки.Диаметър на колелото -8 м. Височина на кулата 15,6 м. Брой на оборотите при скорост на вятъра 8м/сек. Номинална мощност при посочената скорост на вятъра - 5,2 Кват. Минимална скорост на вятъра 4 м/сек. - минимална мощност 0,9-1,1 кВат. Обороти - 24/ минута при 8 метра скорост на вятъра. Обороти на вала на редуктора - 160 об./минута. Маса на ветродвигателя 4650 кг.
- УТВ-5 - диаметър на колелото - 5 м. Брой лопати 18. Височина на кулата - 17 м. Брой обороти при 8 м/секунда скорост на вятъра и развивана номинална мощност при 40 оборота на колелото и 120 оборота в минута на редуктора на вала 2,1 Кват. Минимална скорост на вятъра 3,5 м/секунда - минимална мощност 0,23 Кват. Маса на ветродвигателя 2350 кг.
Д-12 - диаметър на колелото с хоризонтална ос -12 метра. Брой на перките 3 бр. Височина на кулата 16 метра. Брой на оборотите при скорост на вятъра 8 м/сек. - 65 об./минута, брой обороти на вала на редуктора 390 об./минтута. Мощност при скорост на вятъра 8 м./сек.- 12,5 кВат. Маса 5500 кг.
ВД-5 - диаметър на колелото - 5 м. брой перки 18, хоризонтална ос. Височина на кулата 15,5 м. При скорост на вятъра 8 м/сек. 30 оборота в минута на ротора. Мощност -номинална 2,2 кВат. Маса 8650 кг.
ВП-3 - диаметър 3 метра. Брой лопати 6. Височина на кулата 5,6 м. Обороти при 8 м/сек. скорост на вятъра 160 об./минута. Номинална мощност 0,8 Кват. Маса - 300 кг.
ВЕ - 2 - диаметър 2 метра. Брой перки 2. Височина на кулата 7,6 м. Брой обороти при скорост на вятъра 8 м/сек. Мощност 0,18 кват. Маса 50 кг.
През 1978 година групата на доц. Пазвантов от МЕИ - Варна разработва гама от Ветро-генератори-бързооборотни с двулопатни схеми и хоризонтална ос. Мощностите им са от 5 кВат до 15 кВат. Към ветромотора е прикрепен трифазен генератор - синхронен за променлив ток. с електромеханичен умформер-трансвертер за преобразуване в прав ток и акумулаторна батерия от електрокар. Тази схема е разработена и сега електромеханичният умформер -трансфертер е заменен с електронна на тиристори, симистори и силови полеви трансзистори.
Акумулаторната батерия е от оловни сярно-кисели клетки с капацитет по мощност 960 Амперчаса; Снабдени са със разпределетелно ел. табло за включване на различни консуматори на ел. енергия и за включване в националата електромрежа.
В настоящия момент се лансира и украинска ветрова установка с вертикално - осова турбина.
Тя има следните параметри:
Дължина на вертикалните лопати - 5 м - два броя.Профил NAСA - 0020; Диаметър на турбината - с вертикална ос -7,2 м. Материал - алуминиева сплав - Д16 Т. Опорна - решетъчна кула от стоманена конструкция- височина 18 метра. Генератор - асинхронен с честота от 40 до 65 Херца. Напрежение - 380/220 Волт. Годишен приход на ел. енергия при скорост на вятъра 6,2 м/сек. - 8 м/сек. - около 60 Мегаватчаса. Скорост на въртене на ветротурбината 45 - 85 об. / минута. Обща маса - 4 000 кг. Минимална мощност при 5 метра/сек. - 0,6 кват;
При 8 м/сек скорост на вятъра - 4,1 кВат. при 11 метра /сек скорост на вятъра 11,5 Кват. при скорост от 13 - 25 м/сек на вятъра от 15 до 20 кват. При скорост на вятъра над 40м/сек ветрогенератора се само изключва. Може да издържи на буря със скорост на вятъра до 70 м/сек. Срок на експлоатация - около - 20 години. Стойност на оборудването - ветрогенератор - около 34 000 USD;
Допълнително оборудване - изправител - зареждащо устройство; батерия от тягови акумулатори; преобразовател на честотата; Стойността на посоченото допълнително оборудване зависи от мощността му. Средно допълнителните капитални вложения варират от 700 до 900 USD за 1 кВат мощност;
Това означава за около 20 Кват мощност още около 15 000 - 17 000 USD;
Пълната стойност на съоръжението е около 50 000 USD плюс допълнителни 5000 USD необходими за монтаж и настройка.
Средна стойност на капиталните вложения на ветровата инсталация около 2800 USD/ 1 кват.
Срок на откупуване на капиталните вложения при средна цена на ел. енергията 0,06 USD/ 1 кватчас и производителност средна 60 000 Кватчаса на година при средно-годишна скорост на вятъра от 6,2 до 8 м/сек. :- 15 - 16 години;
Аналогични са цените и на другите видове ветрогенераторни установки за електроснабдяване с вариация от плос-минус 6-9%;
При средна скорост на вятъра между 3,4 и 5 м/сек. Срокът за откупуване на капиталните вложения се увеличава с около 80% - или достига до 27 години. Това е неизгодна ситуация тъй като физическият живот на експлоатация на ветрогенератора е около 20 години.
За номинална мощност от 50 000 кват (50 Мегават) на комплексна ветрова електростанция от посочените типове ветрогенератори в група капиталните вложения достигат от 130 до 140 млн. USD;
За следващите 50 години ветровата прогноза за територията на Р. България като енергиен източник е лоша. Климатичната обстановка е коренно променена и хоризонтални ветрови потоци със средно годишна скорост от 6-8 метра за секунда могат да се наблюдават само по високите върхове- връх Ботев, връх Мургаш, Рожен, Мусала, Черни връх, връх Перелик и други. В настоящата година средногодишната скорост на вятъра и в района на Каварна и нос Калиакра е под 5 м/сек. По високите ни върхове като връх Мусала на Рила, Черни връх и местността “Ветровала” на Витоша, върховете в Пирин планина, а също така и Връх Рожен в Родопите не дават необходимите икономически изгодни ветрови условия за промишлена ветро-енергетика.
Данните от половин век на Българските метеорологични служби не показват добри прогнози за ветро-енергетиката. В Стара планина също условията за монтиране на ветрогенератори от различен тип и ефективно използуване на вятърна енергия, например връх Мургаш не са благоприятни. Редната скорост на вятъра е около 8-9 метра/сек. Което условие на границата на приложимост на ветроенергетиката. Следователно за близките 50 години 21 век (на максимум на Слънчевата активност) за нашата страна България е неподходящо изграждането на вятърни електростанции. Недостигът на вода за период от 50 години също ще се отрази неблагоприятно и върху функционирането на изградените вече хидро-енергийни мощности около нашите язовири.
За периода от следващите 50 години на Слънчев максимум - аналог на средно-вековният максимум датиран през 1100 - 1250 година броят на слънчевите дни над страната ни ще се увеличи с около 18 - 20 дни. Това означава сумарна средно годишна радиация попадаща върху нашата територия да достигне от 2000 - 2500 часа до 2700 - 3000 часа. Тази ситуация ни изравнява с досегашната радиационна обстановка на Слънчевата радиация над територията на съседна Гърция. Това означава, че Слънчевата енергетика в различните и форми има изключително бъдеще за страната ни през 21 век.
4.РАЗДЕЛ ВЯТЪРНИ ГЕНЕРАТОРИ ВТОРА УПОТРЕБА.
В България през 2003 година се поде нова кампания за внос на ветрови генератори втора употреба. Това са стари вятърни машини. Те са снети от експлоатация в страните на Западна Европа поради редица екологични и икономически съображения. Ефектът им в българската икономика е съмнителен.