Německo postavilo nejvyšší větrnou farmu na světě

Větrné elektrárny v Německu a jejich obliba.

Kdo ví o moderních technologiích víc než pozorní a pilní Němci? Právě v Německu se rodí nejkvalitnější a nejspolehlivější vozy. A vláda se vážně zajímá o finanční náklady svých občanů. Například v roce 2018 se Německo umístilo na 3. místě (po Spojených státech a Číně) ve výrobě elektřiny pomocí... větru! Němci již léta propagují myšlenku využití větrných mlýnů k výrobě elektřiny. Malé i velké, vysoké i nízké, jsou rozmístěny po celé zemi a umožňují státu vyhnout se výstavbě dalších nebezpečných elektráren.

Čísla a podrobnosti

V severním Německu bylo instalováno celé údolí větrných mlýnů, které je vidět na kilometry daleko. Obří větrné turbíny jsou šetrné k životnímu prostředí a účinné, jejich údržba je levná a právem jsou považovány za zdroj energie budoucnosti. Kapacita zařízení je přímo závislá na jeho výšce! Čím vyšší je turbína, tím více elektřiny vyrobí. A proto se developeři nezastavují: v městečku Heidorf byla nedávno instalována nová větrná turbína s maximální výškou 247 metrů! Kromě hlavní turbíny má elektrárna tři další turbíny, z nichž každá je vysoká 152 metrů. Dohromady poskytují dostatek energie pro zásobování elektřinou tisíce domů.

Nová stavba se vyznačuje také inovativní technologií pro ukládání elektrické energie. Praktičtí a chytří Němci používají velké zásobní nádrže s čistou vodou, které zabraňují poklesu výkonu v případě bezvětří. Technologie budoucnosti je považována za nesmírně perspektivní, a proto se mnoho zemí snaží následovat příkladu Německa. Je však nepravděpodobné, že by tuto zemi někdo předstihl... V současné době přesahuje kapacita všech instalovaných větrných turbín 56 GW, což je více než 15 % celkového podílu větrné energie na planetě. Po celém Německu lze napočítat více než 17 000 větrných mlýnů, jejichž výroba již dlouho probíhá na montážní lince.

Je větrná energie budoucností?

Německá vláda poprvé uvažovala o instalaci větrných elektráren po strašlivé havárii v Černobylu v roce 1986. Havárie obří jaderné elektrárny, která měla strašlivé následky, přiměla mnoho světových činitelů přemýšlet o změnách v elektroenergetice. Více než 7 % německé elektřiny dnes vyrábějí elektrické generátory.

Představitelé země také aktivně rozvíjejí výrobu energie na moři. Němci dostali první větrnou elektrárnu na moři před 12 lety. V současné době je v Baltském moři v provozu plnohodnotná komerční větrná farma a v blízké budoucnosti se plánují další dvě větrné farmy v Severním moři.

Ne vše je však tak jednoduché, jak se na první pohled zdá. I tento ekologický způsob výroby elektřiny má své zaryté odpůrce. Mezi jejich hlavní argumenty patří vysoké náklady na tyto stavby, které mají negativní dopad na státní rozpočet. A také jejich neestetický vzhled. Ano, slyšeli jste správně! Někteří lidé se domnívají, že jim instalované větrné turbíny brání v užívání si malebné přírody, což je podle jejich názoru mnohem horší než otravování téhož prostředí konvenčními zdroji energie. Je tu další argument "odpůrců" větrných elektráren! Jejich hlučný hukot ruší klidný život lidí, jejichž domy se nacházejí v těsné blízkosti skládek.

Ať tak či onak, popularitu větrných elektráren v Německu a trend jejich zvyšování nelze zpochybnit. Vláda se v tomto směru vydává sebevědomě a plánuje rozvoj konvenční i pobřežní větrné energie.

Zajímavé je také:

Nejvýkonnější větrná elektrárna

Založení malé elektrárny není rentabilní. V tomto odvětví platí jasné pravidlo - vyplatí se buď soukromá větrná turbína, která bude sloužit pro dům, farmu, malou vesnici, nebo vybudování velké elektrárny regionálního významu, která bude fungovat na úrovni energetického systému země. Proto se po celém světě staví stále výkonnější elektrárny, které vyrábějí velké množství elektřiny.

Největší WPP na světě, která ročně vyrobí téměř 7,9 GW energie, je v čínské provincii Kan-su. Energetické potřeby téměř dvoumiliardové Číny jsou obrovské, což si vynucuje výstavbu velkých elektráren. Do roku 2020 má dosáhnout kapacity 20 GW.

V roce 2011 byla uvedena do provozu indická elektrárna Muppandal s instalovaným výkonem 1,5 GW.

Třetí největší elektrárnou s instalovaným výkonem 1,064 GW ročně je indický větrný park Jaisalmer, který je v provozu od roku 2001. Kapacita závodu byla původně nižší, ale po řadě modernizací dosáhla současné úrovně. Tyto parametry se již blíží parametrům průměrné vodní elektrárny. Dosažené objemy výroby elektřiny začínají posouvat větrnou energii z okrajové oblasti do hlavního proudu energetického průmyslu, což vytváří velké perspektivy a příležitosti.

Boj s větrnými mlýny

Je tu ještě jeden problém - odpor ekologů. Přestože většina ekologických organizací větrnou energii podporuje, najdou se i odpůrci. Nechtějí, aby se větrné elektrárny stavěly na federální půdě a v oblastech s nedotčenou přírodou. Proti větrným elektrárnám často vystupují také místní obyvatelé, kterým se nelíbí, že větrné turbíny kazí výhled a jejich lopatky vydávají nepříjemný zvuk.

Shromáždění proti větrným elektrárnám

V Německu dnes existuje více než 200 občanských iniciativ, které protestují proti výstavbě větrných elektráren. Tvrdí, že vláda a energetické koncerny se snaží přeměnit tradiční cenově dostupnou energii na drahou "čistou energii".

"Tohle je běžná záležitost. Na výstavbu větrných elektráren a výrobu větrných turbín se vynakládá velké množství energie. Výměna starých větrných turbín za nové, jejich údržba a likvidace a státní dotace jsou pro daňové poplatníky nákladné. Poselství o snižování emisí CO2 není přesvědčivé," říkají aktivisté, kteří jsou proti větrným elektrárnám.

Plán na zvýšení kapacity větrných farem

Navzdory pokroku a poznatkům získaným za tři desetiletí je větrná energie jako odvětví stále na začátku. V současné době se na celkové výrobě energie v Německu podílí přibližně 16 %. Podíl větrné energie však rozhodně poroste, protože vlády a veřejnost se přiklánějí k uhlíkově neutrální elektřině. Nové výzkumné programy se zaměřují na vývoj technologií, optimalizaci provozu a výroby, zvýšení flexibility energetického systému a snížení nákladů.

Tohle je zajímavé: Fyzikové z Ruska zlepšili účinnost solárních článků o 20 %.

Veřejné mínění

Informace o větrné energii v Německu v roce 2016: Výroba energie, vývoj, investice, kapacita, zaměstnanost a veřejné mínění.

Od roku 2008 se větrná energie těší velkému zájmu veřejnosti.

V Německu investovaly statisíce lidí do civilních větrných elektráren po celé zemi a tisíce malých a středních podniků úspěšně podnikají v novém odvětví, které v roce 2015 zaměstnávalo 142 900 lidí a v roce 2016 vyrábělo 12,3 % německé elektřiny.

V poslední době však v Německu roste odpor místních obyvatel proti rozšiřování větrné energetiky kvůli jejímu vlivu na krajinu, případům kácení lesů kvůli stavbě větrných turbín, emisím nízkofrekvenčního hluku a negativním dopadům na volně žijící živočichy, jako jsou draví ptáci a netopýři.

Vládní podpora

Od roku 2011 pracuje německá spolková vláda na novém plánu na zvýšení komerčního využití obnovitelných zdrojů energie se zvláštním důrazem na větrné elektrárny na moři.

V roce 2016 se Německo rozhodlo nahradit od roku 2017 výkupní ceny aukcemi s odkazem na vyspělost trhu s větrnou energií, který je tímto způsobem nejlépe obsluhován.

Energetický přechod

Německá spolková vláda přijala v roce 2010 politiku "Energiewende", která vedla k velkému rozšíření využívání obnovitelných zdrojů energie, zejména větrné energie. Podíl obnovitelné energie v Německu vzrostl z přibližně 5 % v roce 1999 na 17 % v roce 2010, čímž se přiblížil průměru OECD, který činí 18 %. Výrobci mají zaručenou pevnou zelenou sazbu na 20 let, což jim zaručuje stálý příjem. Byla založena energetická družstva a bylo vyvinuto úsilí o decentralizaci kontroly a zisku. Velké energetické společnosti mají neúměrně malý podíl na trhu s obnovitelnou energií. Jaderné elektrárny byly uzavřeny a stávajících 9 elektráren bude v roce 2022 uzavřeno dříve, než je nutné.

Snížení závislosti na jaderných elektrárnách zatím vedlo ke zvýšení závislosti na fosilních palivech a dovozu elektřiny z Francie. Německo však vyváží do Francie za příznivých podmínek; v lednu 2015 činila průměrná cena v Německu 29 EUR/MWh a ve Francii 39 EUR/MWh. Jedním z faktorů, které brání účinnému využívání nových obnovitelných zdrojů energie, jsou nedostatečné doprovodné investice do energetické infrastruktury (SüdLink), která by elektřinu dodávala na trh. Omezení přenosu někdy nutí Německo platit dánské větrné energetice za zastavení výroby; v říjnu a listopadu 2015 to bylo 96 GWh za 1,8 milionu eur.

V Německu je výstavba nových přenosových vedení řešena odlišně. Tarify pro průmysl byly zmrazeny, a tak se zvýšené náklady na Energiewende přenesly na spotřebitele, kterým se zvýšily účty za elektřinu. Němci měli v roce 2013 jedny z nejvyšších nákladů na elektřinu v Evropě.

Větrná energie na moři

Větrné elektrárny na moři v Německu

Velký potenciál má v Německu také větrná energie na moři. Rychlost větru na moři je o 70-100 % vyšší než na pevnině a je mnohem konstantnější. Nová generace větrných turbín s výkonem 5 MW a více, která je schopna plně využít potenciál větrné energie na moři, již byla vyvinuta a její prototypy jsou k dispozici. To umožňuje nákladově efektivní provoz větrných elektráren na moři po překonání obvyklých počátečních obtíží spojených s novou technologií.

První německá větrná turbína na moři byla dokončena 15. července 2009. Tato turbína je první z 12 větrných turbín pro větrnou farmu alpha ventus na moři v Severním moři.

Po havárii v jaderné elektrárně elektrárna в Japonsko в v roce 2011 Německá spolková vláda pracuje na novém plánu na zvýšení komerčního využití obnovitelných zdrojů energie se zvláštním důrazem na větrné elektrárny na moři. Podle plánu by se velké větrné turbíny instalovaly dále od pobřeží, kde vítr vane stabilněji než na pevnině a kde by obrovské turbíny nerušily obyvatele. Cílem plánu je snížit závislost Německa na energii z uhelných a jaderných elektráren. Německá vláda chce do roku 2020 instalovat 7,6 GW a do roku 2030 26 GW.

Hlavním problémem bude nedostatečná kapacita sítě pro přenos elektřiny vyrobené v Severním moři k velkým průmyslovým spotřebitelům na jihu Německa.

V roce 2014 přibylo v Německu 410 turbín o výkonu 1 747 megawattů. Vzhledem k tomu, že připojení k síti ještě není dokončeno, byly ke konci roku 2014 do sítě připojeny pouze turbíny o celkovém výkonu 528,9 megawattů. Navzdory tomu Německo údajně na konci roku 2014 překonalo bariéru v oblasti větrné energie na moři. ztrojnásobil na více než 3 gigawatty kapacity, což svědčí o rostoucím významu tohoto odvětví.

Ekonomické důvody pro výstavbu větrných elektráren

Před rozhodnutím o výstavbě větrné elektrárny v dané oblasti se provádí důkladný a rozsáhlý průzkum. Specialisté zjistí místní parametry větru, směr, rychlost a další údaje. Je třeba poznamenat, že meteorologické informace jsou v tomto případě málo užitečné, protože se shromažďují v různých hladinách atmosféry a pro různé účely.

Získané informace jsou základem pro výpočet účinnosti, očekávaného výkonu a kapacity zařízení. Na jedné straně jsou zohledněny veškeré náklady na zřízení zařízení, včetně nákupu zařízení, dodávky, instalace a uvedení do provozu, provozních nákladů atd. Na druhé straně se vypočítá zisk, který může závod generovat. Získané hodnoty se porovnají mezi sebou, porovnají se s parametry jiných stanic a poté se rozhodne, zda je možné v daném regionu stanici vybudovat.

Větrná energie na moři

Umístění německých větrných elektráren v Severním moři

První německá větrná turbína na moři (na volném moři, ale blízko pobřeží) byla instalována v březnu 2006. Turbínu instalovala společnost Nordex AG 500 metrů od pobřeží Rostocku.

Turbína o výkonu 2,5 MW s průměrem lopatek 90 metrů byla instalována v hloubce 2 m na mořském dně. Základ má průměr 18 metrů. Na základové desce je 550 tun písku, 500 tun betonu a 100 tun oceli. Konstrukce o celkové výšce 125 metrů byla instalována ze dvou pontonů o rozloze 1 750 a 900 m².

Německo má v Baltském moři jednu komerční větrnou farmu - Baltic 1 (en:Baltic 1 Offshore Wind Farm), dvě větrné farmy v Severním moři jsou ve výstavbě - BARD 1 (en:BARD Offshore 1) a Borkum West 2 (en:Trianel Windpark Borkum) u ostrova Borkum (Fríské ostrovy). V Severním moři, 45 km severně od ostrova Borkum, se nachází také zkušební větrná farma Alpha Ventus (cs:Alpha Ventus Offshore Wind Farm).

Německo plánuje do roku 2030 postavit v Baltském a Severním moři elektrárny o výkonu 25 000 MW na moři.

Výhody a nevýhody větrných elektráren

V současné době existuje na celém světě více než 20 000 větrných elektráren různých výkonů. Většina z nich se nachází na mořském pobřeží a také ve stepních nebo pouštních oblastech. Větrné elektrárny mají mnoho výhod:

• není třeba připravovat plochy pro instalaci zařízení.
• Opravy a údržba větrných elektráren jsou mnohem levnější než u jiných elektráren.
• Ztráty při přenosu jsou díky blízkosti spotřebitele podstatně nižší.
• nepoškozuje životní prostředí
• zdroj energie je zdarma
• pozemky mezi zařízeními lze využívat k zemědělským účelům.

Existují však i nevýhody:

• nestabilita zdroje si vynucuje použití velkého počtu baterií.
• Hluk v provozu
• Blikání lopatek větrných turbín má velmi negativní vliv na psychiku.
• náklady na energii jsou mnohem vyšší než u jiných výrobních metod.

Další nevýhodou jsou vysoké investiční náklady těchto projektů, které se skládají z ceny technologie, nákladů na dopravu, instalaci a provoz. Vzhledem k životnosti jedné elektrárny - 20-25 let - není mnoho elektráren rentabilních.

Nevýhody jsou poměrně značné, ale nedostatek jiných možností snižuje jejich dopad na rozhodování. Pro mnoho regionů nebo států je větrná energie hlavním způsobem výroby vlastní energie, aniž by byly závislé na dodavatelích z jiných zemí.

Know-how v Geildorfu

V prosinci 2017. Německá společnost Max Bögl Wind AG uvedla do provozu nejvyšší větrnou turbínu na světě. Podpěra má výšku 178 m a celková výška věže včetně lopatek je 246,5 m.

Zahájení výstavby generátoru větrné turbíny Geildorf

V německém městě Heildorf ve spolkové zemi Bádensko-Württembersko se nachází nový generátor větrných turbín. Je součástí skupiny čtyř dalších věží vysokých 155 až 178 metrů, z nichž každá má 3,4megawattový generátor.

Společnost odhaduje, že množství vyrobené energie bude 10 500 MWh ročně. Projekt stál 75 milionů eur a očekává se, že každý rok vynese 6,5 milionu eur. Projekt získal dotaci ve výši 7,15 milionu eur od Spolkového ministerstva životního prostředí, ochrany přírody, stavebnictví a jaderné bezpečnosti (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit, BMUB).

Větrná farma v Geildorfu

Ultravysoké větrné turbíny využívají experimentální technologii hydraulického skladování energie. Nádrž tvoří 40 m vysoká vodní věž, která je napojena na vodní elektrárnu umístěnou 200 m pod větrnými turbínami. Přebytečná energie větru se využívá k čerpání vody proti gravitaci a jejímu ukládání do věže. V případě potřeby se voda vypouští k výrobě elektřiny. aktuální. Přepnutí mezi ukládáním energie a jejím dodáváním do sítě trvá pouhých 30 sekund. Jakmile výkon klesne, voda se vrátí zpět a roztočí další turbíny, čímž se zvýší výroba elektřiny.

"Inženýři tak řeší jeden z největších problémů spojených s obnovitelnými zdroji energie - jejich nepravidelnost a závislost na klimatických podmínkách. Čtyři větrné turbíny a přečerpávací elektrárna mají dostatečnou kapacitu pro napájení 12 000 lidí. Projekt byl navržen pro obyvatele Geildorfu," říká Alexander Schechner, projektant v Geildorfu.

Typy větrných elektráren

Základním a jediným typem větrné elektrárny je propojení několika desítek (nebo stovek) větrných turbín, které vyrábějí energii a dodávají ji do sítě. Prakticky všechny tyto elektrárny mají stejnou konstrukci s určitými úpravami jednotlivých turbín. Složení i všechny ostatní ukazatele jsou u těchto zařízení poměrně podobné a závisí na celkové kapacitě jednotlivých jednotek. Jediný rozdíl mezi nimi je ve způsobu uspořádání. Existují tedy:

• na pevnině
• offshore
• offshore
• plovoucí
• vznášející se
• hornatý

Tato bohatá nabídka možností je dána podmínkami, potřebami a možnostmi společností provozujících různé stanice v různých oblastech světa. Většina bodů nasazení souvisí s potřebou. Například Dánsko, které je světovým lídrem v oblasti větrné energie, prostě nemá jiné možnosti. S rozvojem odvětví se nevyhnutelně objeví další možnosti umístění jednotek, které budou maximálně využívat místní větrné podmínky.

Technické vlastnosti

Rozměry těchto turbín jsou impozantní:

• rozpětí lopatek - 154 m (délka jedné lopatky turbíny Vestas V-164 je 80 m).
• Konstrukční výška je 220 m (při vertikálně zvednutých lopatkách), výška od země k ose otáčení Enerkonu E-126 je 135 m.
• Počet otáček rotoru za minutu - od 5 do 11,7 v nominálním režimu
• Celková hmotnost turbíny je přibližně 6000 t, z toho základy 2500 t, nosná věž 2800 t, zbytek tvoří hmotnost gondoly generátoru a rotoru s lopatkami.
• rychlost větru, při které se lopatky začínají otáčet - 3-4 m/s
• kritická rychlost větru pro zastavení rotoru při 25 m/s.
• Roční množství vyrobené energie (plánované) - 18 milionů kW

Je třeba mít na paměti, že kapacitu těchto struktur nelze považovat za něco stálého a neměnného. Záleží pouze na rychlosti a směru větru, který má své vlastní zákony. Proto je celkový energetický výkon mnohem nižší než maximální hodnoty získané pro určení kapacity turbín. Nicméně velká zařízení (větrné farmy), která se skládají z desítek turbín zapojených do jednoho systému, jsou schopna dodávat elektřinu spotřebitelům v rozsahu dostatečně velké země.

Statistiky

Roční výroba větrné energie v Německu v letech 1990-2015, zobrazená v semilogaritmickém grafu s instalovaným výkonem (MW) červeně a vyrobeným výkonem (GWh) modře.

Instalovaný výkon a výroba větrné energie v posledních letech je uvedena v následující tabulce:

Stav

Zeměpisné rozložení větrných elektráren v Německu

Která větrná turbína je největší

Enerkon E-126 je dítětem německých inženýrů z Hamburku a je považován za největší větrný generátor na světě. První turbína byla spuštěna v Německu v roce 2007 poblíž Emdenu. Výkon větrné turbíny byl 6 MW, což bylo v té době maximum, ale již v roce 2009 byla provedena částečná rekonstrukce, která zvýšila výkon na 7,58 MW, čímž se turbína dostala na světovou špičku.

Tento úspěch byl velmi významný a zařadil větrnou energii mezi plnohodnotnou světovou špičku. Postoj k ní se změnil, odvětví se posunulo od spíše nesmělého pokusu o dosažení seriózních výsledků k významnému výrobci energie, a proto je nutné spočítat ekonomický dopad a perspektivy větrné energie v blízké budoucnosti.

Vedení se ujala společnost MHI Vestas Offshore Wind, jejíž turbíny mají udávanou kapacitu 9 MW. Instalace první takové turbíny byla dokončena na konci roku 2016 s provozním výkonem 8 MW, ale již v roce 2017 byl zaznamenán 24hodinový provoz turbíny Vestas V-164 o výkonu 9 MW.

Tyto větrné turbíny jsou skutečně obrovské a jsou instalovány převážně u západního pobřeží Evropy a ve Velké Británii, i když některé jsou i v Baltském moři. Tyto větrné turbíny mají dohromady výkon 400-500 MW, čímž výrazně konkurují vodním elektrárnám.

Turbíny se instalují v místech s dostatečně silným a klidným větrem, k čemuž se hodí zejména mořské pobřeží. Absence přirozených překážek větru a stálé a rovnoměrné proudění umožňují vytvořit co nejpříznivější provozní podmínky pro generátory a zvýšit jejich účinnost na nejvyšší hodnoty.

Jaké jsou ekvivalenty a jejich výkonnostní parametry?

Výrobců větrných elektráren je na světě poměrně mnoho a všichni se snaží zvětšovat velikost svých turbín. Je ziskový, umožňuje jim zvýšit kapacitu jejich výrobků, zvýšit množství vyrobené energie a zainteresovat velké společnosti a vlády na podpoře programu větrné energie. Z tohoto důvodu téměř všichni významní výrobci aktivně vyrábějí konstrukce s maximální kapacitou a velikostí.

Mezi nejvýznamnější výrobce velkých větrných turbín patří již zmíněná společnost MHI Vestas Offshore Wind, Erkon. Známé jsou také turbíny Haliade150 nebo SWT-7.0-154 od známé společnosti Siemens. Vypsat výrobci a jejich výrobky může být dostatečně dlouhá, ale tato informace je málo užitečná. Hlavní je rozvoj a podpora větrné energie v průmyslovém měřítku, využití větrné energie ve prospěch lidstva.

Technické vlastnosti větrných turbín různých výrobců jsou zhruba stejné. Tato rovnost je dána použitím prakticky stejné technologie, dodržováním charakteristik a parametrů konstrukcí ve stejném rozměru. V současné době se neplánuje výstavba větších větrných turbín, protože každý takový obr stojí obrovské peníze a vyžaduje značné náklady na údržbu.

Opravy takové stavby stojí nemalé peníze, a pokud se její velikost zvětší, náklady se exponenciálně zvýší, což automaticky způsobí zvýšení cen elektřiny. Takové změny jsou pro ekonomiku velmi škodlivé a všem se velmi nelíbí.