Tyskland bygger världens högsta vindkraftspark

Vindkraftsparker i Tyskland och deras popularitet.

Vem, om inte uppmärksamma och flitiga tyskar, vet mycket om modern teknik? Det är i Tyskland som bilarna av högsta kvalitet och mest pålitliga föds. Och regeringen är allvarligt oroad över de ekonomiska kostnaderna för sina medborgare. Så 2018 tog Tyskland en tredje plats (efter USA och Kina) när det gäller att generera el med hjälp av ... vind! Tyskarna har främjat idén om att använda väderkvarnar för att generera el i flera år. Små och stora, höga och låga, de placeras över hela landet och låter staten överge byggandet av skadligare och farligare kraftverk.

Siffror och detaljer

I norra Tyskland har en hel dal av vindkraftsparker installerats, som kan ses på många kilometer. Jättevindkraftverk är miljövänliga och effektiva, underhållssnåla och anses med rätta vara framtidens energikälla. Utrustningens kraft beror direkt på dess höjd! Ju högre turbinen är, desto mer elektrisk energi producerar den. Det är därför utvecklarna inte stannar där: ett nytt vindkraftverk med en maxhöjd på hela 247 meter installerades nyligen i den lilla staden Heidorf! Utöver huvudturbinen har kraftverket ytterligare 3 sådana, var och en 152 meter hög. Tillsammans räcker deras kraft för att fullt ut förse tusen hem med el.

Den nya designen innehåller också innovativ ellagringsteknik. Praktiska och smarta tyskar använder rymliga tankar med tillförsel av rent vatten, vilket förhindrar strömfall i frånvaro av blåsigt väder. Framtidens teknik anses vara otroligt lovande, så många länder försöker följa Tysklands exempel. Det är dock osannolikt att detta land kommer att överträffas... Hittills överstiger kapaciteten för alla installerade vindkraftverk 56 GW, vilket är mer än 15 % av den totala andelen vindenergi på planeten. Över 17 000 väderkvarnar kan räknas i hela Tyskland, och deras produktion har sedan länge lagts på transportören.

Är framtiden i vindens makt?

För första gången funderade den tyska regeringen på att installera vindkraftsparker efter den fruktansvärda katastrofen som inträffade i Tjernobyl 1986.Förstörelsen av ett gigantiskt kärnkraftverk, som fick fruktansvärda konsekvenser, fick många ledare i världens stater att tänka på förändringar inom elkraftsindustrin. Idag genereras mer än 7 % av elen i Tyskland av elgeneratorer.

Landets ledare utvecklar också aktivt offshorekraftindustrin. Det första vindkraftverket, beläget i havet, dök upp i händerna på tyskarna för 12 år sedan. Idag verkar en fullfjädrad, kommersiell vindkraftspark i Östersjön och inom en snar framtid planeras att öppna ytterligare två vindkraftsparker i Nordsjön.

Men allt är inte så enkelt som det verkar vid första anblicken. Även en sådan miljövänlig metod för att generera el har ivriga motståndare. Bland deras huvudargument är de höga kostnaderna för sådana strukturer, vilket negativt påverkar statsbudgeten. Och även deras oestetiska utseende. Ja, ja, du hörde rätt! Vissa människor tror att installerade vindkraftverk hindrar dem från att njuta av den natursköna naturen, vilket enligt deras åsikt är mycket värre än att förgifta just denna ekologi med konventionella elkällor. Det finns ett annat argument från vindkraftsparkernas "illa-önskare"! Deras bullriga brum stör det lugna livet för människor vars hus ligger i närheten av soptipparna.

Hur som helst, det är omöjligt att ifrågasätta vindkraftparkernas popularitet i Tyskland och trenden mot ett ökat antal. Regeringen går med tillförsikt i den givna riktningen och planerar att utveckla både konventionell och havsbaserad vindenergi.

Också intressant:

Den mest kraftfulla vindkraftsparken

Skapandet av ett litet kraftverk är olönsamt.Det finns en tydlig regel i den här branschen - det är lönsamt att antingen ha en privat väderkvarn för att serva ett hus, en gård, en liten by eller att bygga ett stort kraftverk av regional betydelse som fungerar på nivån för landets energisystem . Därför skapas ständigt fler och fler kraftfulla stationer i världen som genererar en stor mängd el.

Världens största vindkraftspark, som genererar nästan 7,9 GW energi per år, är Kinas Gansu. Energibehovet för nästan två miljarder Kina är enormt, vilket tvingar fram stora stationer. År 2020 är det planerat att nå en kapacitet på 20 GW.

2011 togs Indiens Muppandal-anläggning i drift, med en installerad effekt på 1,5 GW.

Den tredje största anläggningen med en produktionskapacitet på 1 064 GW per år är Indian Jaisalmer Wind Park, som har varit i drift sedan 2001. Till en början var kraften i stationen lägre, men efter en rad uppgraderingar nådde den dagens värde. Sådana parametrar närmar sig redan indikatorerna för ett genomsnittligt vattenkraftverk. De uppnådda volymerna av elproduktion börjar ta vindenergi ur kategorin mindre in i energibranschens huvudriktningar, vilket skapar breda utsikter och möjligheter.

Slåss mot väderkvarnar

Det finns ett annat problem - oppositionen från miljöaktivister. Även om de flesta miljöorganisationer är för vindkraft finns det de som är emot det. De vill inte att vindkraftsparker ska byggas på federala marker och i områden med orörd natur. Vindkraftsparker motarbetas också ofta av lokala invånare som inte gillar att vindkraftverk förstör utsikten och deras blad ger ett obehagligt ljud.

Rally mot vindkraftsparker

Idag finns det mer än 200 civila initiativ i Tyskland som protesterar mot byggandet av vindkraftverk. De hävdar att regeringen och energiföretagen försöker omvandla traditionell energi till ett överkomligt pris till dyr "miljövänlig" energi.

"Det är business as usual. Byggandet av vindkraftsparker och produktionen av vindkraftverk drar mycket energi. Att byta ut gamla vindkraftverk med nya, underhålla och bortskaffa dem samt statliga subventioner är dyra för skattebetalarna. Budskapet att minska CO2-utsläppen är inte övertygande”, hävdar aktivister mot vindkraftsparker.

Planera att öka vindkraftverkens kapacitet

Trots framsteg och kunskap som förvärvats under mer än tre decennier tar vindindustrin som industri fortfarande sina första steg. Dess andel är idag cirka 16 % av den totala energi som produceras i Tyskland. Men andelen vindkraft kommer definitivt att öka när regeringar och allmänheten går mot kolfri el. Nya forskningsprogram syftar till att utveckla teknologier, optimera drift och produktion, öka kraftsystemets flexibilitet och minska kostnaderna.

Detta är intressant: Fysiker från Ryssland har förbättrat effektiviteten hos solpaneler med 20 %

Allmän åsikt

Information om vindenergi i Tyskland 2016: elproduktion, utveckling, investeringar, kapacitet, sysselsättning och opinion.

Sedan 2008 har vindkraft åtnjutit en mycket hög acceptans i samhället.

I Tyskland har hundratusentals människor investerat i civila vindkraftsparker över hela landet, och tusentals små och medelstora företag gör framgångsrika affärer i den nya sektorn, som sysselsatte 142 900 personer 2015 och producerade 12,3 procent av Tysklands el 2016. .

På senare tid har det dock skett en ökning av det lokala motståndet mot utbyggnaden av vindkraft i Tyskland på grund av dess påverkan på landskapet, fall av avskogning för byggande av vindkraftverk, lågfrekvent buller och negativa effekter på vilda djur som t.ex. som rovfåglar och fladdermöss.

Statligt stöd

Sedan 2011 har den tyska federala regeringen arbetat med en ny plan för att öka kommersialiseringen av förnybar energi, med särskilt fokus på vindkraftsparker till havs.

Under 2016 beslutade Tyskland att ersätta inmatningstariffer med auktioner från 2017, med hänvisning till vindenergimarknadens mogna karaktär, som bäst tjänas på detta sätt.

energiomställning

2010 års "Energiewende"-policy antogs av den tyska federala regeringen och ledde till en enorm expansion av användningen av förnybar energi, särskilt vindenergi. Andelen förnybar energi i Tyskland ökade från cirka 5 % 1999 till 17 % 2010, och närmade sig OECD-genomsnittet på 18 %. Producenterna garanteras en fast inmatningstaxa i 20 år, vilket garanterar en fast inkomst. Energikooperativ bildades och ansträngningar gjordes för att decentralisera kontroll och vinster. Stora energibolag har en oproportionerligt liten andel av marknaden för förnybar energi.Kärnkraftverken har stängts och de befintliga nio verken kommer att stängas tidigare än nödvändigt 2022.

Minskat beroende av kärnkraftverk har hittills resulterat i ett ökat beroende av fossila bränslen och elimport från Frankrike. Men med god vind exporterar Tyskland till Frankrike; i januari 2015 var det genomsnittliga priset 29 €/MWh i Tyskland och 39 €/MWh i Frankrike. En av faktorerna som hindrade en effektiv användning av nya förnybara energikällor var bristen på tillhörande investeringar i energiinfrastruktur (SüdLink) för att få ut el på marknaden. Transmissionsrestriktioner tvingar ibland Tyskland att betala dansk vindkraft för att stoppa produktionen; i oktober/november 2015 var detta 96 GWh till en kostnad av 1,8 miljoner euro.

I Tyskland råder olika attityder till att bygga nya kraftledningar. Tarifferna frystes för industrin, och därför fördes de ökade kostnaderna för Energiewende över på konsumenterna, som hade högre elräkningar. Tyskarna hade några av de högsta elkostnaderna i Europa 2013.

vindkraft till havs

Vindkraftsparker till havs i tyska viken

Vindkraft till havs har också stor potential i Tyskland. Vindhastigheterna till havs är 70–100 % snabbare än på land och mycket mer konstanta. En ny generation vindkraftverk på 5 MW eller mer som kan utnyttja den fulla potentialen av havsbaserad vindkraft har redan utvecklats, och prototyper finns tillgängliga.Detta gör att vindkraftsparker till havs kan drivas lönsamt efter att de vanliga initiala svårigheterna i samband med ny teknik har övervunnits.

Den 15 juli 2009 slutfördes bygget av Tysklands första vindkraftverk till havs. Denna turbin är den första av 12 vindkraftverk för vindkraftsparken alpha ventus i Nordsjön.

Efter kärnkraftsolyckan kraftverk i Japan i 2011 Den tyska federala regeringen arbetar på en ny plan för att öka kommersialiseringen av förnybar energi, med särskilt fokus på vindkraftsparker till havs. Enligt planen ska stora vindkraftverk installeras bort från kusten, där vinden blåser mer stadigt än på land och där de enorma turbinerna inte kommer att störa de boende. Planen syftar till att minska Tysklands beroende av energi från kol och kärnkraftverk. Den tyska regeringen vill ha 7,6 GW installerade 2020 och 26 GW 2030.

Det största problemet kommer att vara bristen på tillräcklig nätkapacitet för att överföra el som genereras i Nordsjön till stora industrikonsumenter i södra Tyskland.

Under 2014 tillfördes tyska vindkraftsparker till havs 410 turbiner med en kapacitet på 1 747 megawatt. På grund av att nätanslutningen ännu inte avslutats tillkom endast turbiner med en total kapacitet på 528,9 megawatt till nätet i slutet av 2014. Trots detta bröt Tyskland i slutet av 2014 barriären för havsbaserad vindkraft. har tredubblats till över 3 gigawatt effekt, vilket visar den växande betydelsen av denna sektor.

Ekonomisk motivering för byggandet av vindkraftsparker

Innan man fattar beslut om uppförande av en vindkraftspark i ett givet område görs noggranna och omfattande undersökningar. Experter tar reda på parametrarna för lokala vindar, riktning, hastighet och andra data. Det är anmärkningsvärt att meteorologisk information i detta fall är till liten nytta, eftersom de samlas in på olika nivåer i atmosfären och strävar efter olika mål.

Den information som erhålls ger underlag för beräkningar av anläggningens effektivitet, förväntade produktivitet och kapacitet. Dels beaktas alla kostnader för tillkomsten av stationen, inklusive inköp av utrustning, leverans, installation och driftsättning, driftkostnader m.m. Däremot beräknas den vinst som driften av stationen kan medföra. De erhållna värdena jämförs med varandra, jämfört med parametrarna för andra stationer, varefter en bedömning görs om graden av lämplighet att bygga en station i en given region.

vindkraft till havs

Placering av tyska vindkraftsparker i Nordsjön

Tysklands första vindkraftverk till havs (offshore men nära land) installerades i mars 2006. Turbinen installerades av Nordex AG 500 meter från Rostocks kust.

En turbin med en kapacitet på 2,5 MW med en bladdiameter på 90 meter installeras på ett 2 meters djupt havsområde. Fundamentdiameter 18 meter. 550 ton sand, 500 ton betong och 100 ton stål lades i grunden. Strukturen med en total höjd på 125 meter installerades från två pontoner med en yta på 1750 och 900 m².

I Tyskland finns det en kommersiell vindkraftpark i Östersjön - Baltic 1 (sv: Baltic 1 Offshore Wind Farm), två vindkraftsparker i Nordsjön är under uppbyggnad - BARD 1 (en: BARD Offshore 1) och Borkum West 2 (sv: Trianel Windpark Borkum) vid kusten av ön Borkum (De Frisiska öarna). Även i Nordsjön, 45 km norr om ön Borkum, finns Alpha Ventus testvindkraftspark (sv: Alpha Ventus Offshore Wind Farm).

Till 2030 planerar Tyskland att bygga 25 000 MW havskraftverk i Östersjön och Nordsjön.

För- och nackdelar med WPP

Idag finns det mer än 20 000 vindkraftsparker med olika kapacitet i världen. De flesta av dem är installerade vid kusten av haven och haven, såväl som i stäpp- eller ökenregionerna. Vindkraftsparker har många fördelar:

• inget behov av att förbereda området för installation av installationer
• reparation och underhåll av vindkraftsparker är mycket billigare än någon annan station
• överföringsförlusterna är betydligt lägre på grund av närheten till konsumenterna
• ingen skada på miljön
• energikällan är helt gratis
• mark mellan anläggningar kan användas för jordbruksändamål

Samtidigt finns det också nackdelar:

• källans instabilitet tvingar användningen av ett stort antal batterier
• enheterna bullrar under drift
• flimmer från väderkvarnarnas blad har en mycket negativ effekt på psyket
• energikostnaden är mycket högre än med andra produktionsmetoder

En ytterligare nackdel är den höga investeringskostnaden för projekt för sådana stationer, som består av priset på utrustning, kostnaden för transport, installation och drift.Med hänsyn till livslängden för en separat installation - 20-25 år, är många stationer olönsamma.

Nackdelarna är ganska betydande, men bristen på andra möjligheter minskar deras inverkan på besluten. För många regioner eller stater är vindenergi det främsta sättet att få sin egen energi, att inte vara beroende av leverantörer från andra länder.

Kunskap i Gaildorf

I december 2017 lanserade det tyska företaget Max Bögl Wind AG världens högsta vindkraftverk. Stödet har en höjd av 178 m, och tornets totala höjd, med hänsyn tagen till bladen, är 246,5 m.

Byggstart av ett vindkraftverk i Gaildorf

Den nya vindgeneratorn finns i den tyska staden Gaildorf (Baden-Württemberg). Det är en del av en grupp av fyra andra torn som sträcker sig i höjden från 155 till 178 m, var och en med en 3,4 MW generator.

Företaget tror att mängden genererad energi kommer att vara 10 500 MW/h per år. Projektkostnaden är 75 miljoner euro och förväntas generera 6,5 ​​miljoner euro varje år. Detta projekt fick 7,15 miljoner euro i subventioner från det federala ministeriet för miljö, naturskydd, byggnader och kärnsäkerhet (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit, BMUB).

Vindkraftspark i Gaildorf

Ultrahöga väderkvarnar använder experimentell hydrolagringsenergiteknik. Reservoaren är ett 40 m högt vattentorn, som är anslutet till ett vattenkraftverk beläget 200 m under vindkraftverken. Överskottsvindenergi används för att pumpa vatten mot gravitationen och lagra det i tornet. Om nödvändigt vatten släpps ut för att försörja el nuvarande.Det tar bara 30 sekunder att växla mellan energilagring och leverans till nätet. Så fort effekten sjunker rinner vattnet tillbaka och roterar ytterligare turbiner, vilket ökar elproduktionen.

"På detta sätt löser ingenjörer ett av de största problemen i samband med förnybara energikällor - deras oregelbundenhet och maktberoende av klimatförhållanden. Kapaciteten hos fyra vindkraftverk och ett pumpkraftverk är tillräckligt för att ge energi till 12 000 invånare i staden Gaildorf, säger Alexander Schechner, projektutvecklingsingenjör i Gaildorf.

Typer av vindkraftsparker

Den huvudsakliga och enda typen av vindkraftverk är integrationen i ett enda system av flera tiotals (eller hundratals) vindkraftverk som producerar energi och överför den till ett enda nätverk. Nästan alla dessa enheter har samma design med vissa förändringar i enskilda turbiner. Både sammansättningen och alla andra indikatorer på stationerna är ganska enhetliga och beror på den totala kapaciteten hos enskilda enheter. Skillnaderna mellan dem finns bara i placeringsmetoden. Ja det finns:

• jord
• kust
• offshore
• flytande
• stigande
• fjäll

Ett sådant överflöd av alternativ är förknippat med villkoren, behoven och kapaciteten hos företag som driver vissa stationer i olika regioner i världen. De flesta placeringspunkter är relaterade till behov. Till exempel har Danmark, världsledande inom vindenergi, helt enkelt inga andra möjligheter. Med utvecklingen av branschen kommer andra alternativ för installation av enheter oundvikligen att dyka upp, med maximal fördel av lokala vindförhållanden.

Specifikationer

Dimensionerna på sådana turbiner är imponerande:

• bladspann - 154 m (längden på ett blad för Vestas V-164-turbin är 80 m)
• bygghöjd - 220 m (med ett vertikalt upphöjt blad), för Enercon E-126 är höjden från marken till rotationsaxeln 135 m
• antal rotorvarv per minut - från 5 till 11,7 i nominellt läge
• turbinens totala vikt är ca 6000 ton, inkl. fundament - 2500 ton, stödtorn (bärare) - 2800 ton, resten - vikten av generatorgondolen och rotorn med blad
• vindhastighet vid vilken rotationen av bladen börjar - 3-4 m / s
• kritisk vindhastighet vid vilken rotorn stannar - 25 m/s
• mängden producerad energi per år (planerad) - 18 miljoner kW

Man måste komma ihåg att kraften i dessa strukturer inte kan betraktas som något konstant och oföränderligt. Det beror helt på vindens hastighet och riktning, som existerar enligt sina egna lagar. Därför är den totala energiproduktionen mycket mindre än de maximala värdena som erhålls för att bestämma turbinernas kapacitet. Och ändå kan stora komplex (vindkraftsparker), som består av dussintals turbiner, kombinerade till ett enda system, förse konsumenterna med elektricitet i en skala av en ganska stor stat.

Statistik

Årlig vindkraft i Tyskland för 1990-2015, visad på en semi-log graf med installerad kapacitet (MW) i rött och genererad kapacitet (GWh) i blått

Installerad kapacitet och vindenergiproduktion under de senaste åren visas i tabellen nedan:

stater

Geografisk fördelning av vindkraftsparker i Tyskland

Vilken är den största vindgeneratorn

Det största vindkraftverket i världen idag är skapat av tyska ingenjörer från Hamburg Enerkon E-126. Den första turbinen lanserades i Tyskland 2007, nära Emden.Väderkvarnens effekt var 6 MW, vilket vid den tiden var det maximala, men redan 2009 genomfördes en partiell rekonstruktion, vilket resulterade i att effekten ökade till 7,58 MW, vilket gjorde turbinen världsledande.

Denna prestation var mycket betydelsefull och satte vindenergi i ett antal fullfjädrade ledare i världen. Attityden till det har förändrats, från kategorin ganska blyga försök att få seriösa resultat, har industrin flyttat in i kategorin stora energiproducenter, vilket tvingar beräkna den ekonomiska effekten och utsikterna för vindenergi inom en snar framtid.

Palmen fångades upp av MHI Vestas Offshore Wind, vars turbiner har en deklarerad kapacitet på 9 MW. Installationen av den första sådana turbinen slutfördes i slutet av 2016 med en driftseffekt på 8 MW, men redan 2017 registrerades en 24-timmarsdrift med en effekt på 9 MW, erhållen på Vestas V-164-turbinen.

Sådana väderkvarnar är verkligen kolossala i storlek och installeras oftast på hyllan av Europas västkust och i Storbritannien, även om det finns några exemplar i Östersjön. Sammantaget till ett system skapar sådana vindkraftverk en total kapacitet på 400-500 MW, vilket är en betydande konkurrent till vattenkraftverk.

Installationen av sådana turbiner utförs på platser med en övervikt av tillräckligt starka och jämna vindar, och havskusten motsvarar sådana förhållanden i maximal utsträckning. Frånvaron av naturliga barriärer för vinden, ett konstant och stabilt flöde gör det möjligt att organisera det mest gynnsamma driftsättet för generatorerna, vilket ökar deras effektivitet till de högsta värdena.

Vilka analoger finns, deras driftsparametrar

Det finns en hel del tillverkare av vindkraftsgeneratorer i världen, och alla strävar efter att öka storleken på sina turbiner. Detta är lönsamt, gör att du kan öka produktiviteten för dina produkter, öka mängden genererad energi och intressera stora företag och regeringar för att främja vindenergiprogrammet. Därför producerar nästan alla stora tillverkare aktivt strukturer med maximal kraft och storlek.

Bland de mest anmärkningsvärda tillverkarna av stora vindkraftverk är redan nämnda MHI Vestas Offshore Wind, Erkon. Dessutom är Haliade150 eller SWT-7.0-154 turbiner från det välkända företaget Siemens kända. Lista tillverkare och deras produkter kan vara tillräckligt lång, men denna information är till liten nytta. Huvudsaken är utveckling och främjande av vindenergi i industriell skala, användning av vindenergi i mänsklighetens intresse.

Tekniska egenskaper hos vindkraftverk från olika tillverkare är ungefär lika. Denna jämlikhet beror på användningen av nästan identiska tekniker, överensstämmelse med egenskaperna och parametrarna för strukturer i en enda dimension. Skapandet av större väderkvarnar är inte planerat idag, eftersom varje sådan jätte kostar mycket pengar och kräver betydande underhålls- och underhållskostnader.

Reparationsarbete på en sådan struktur kostar mycket pengar, om du ökar storleken kommer kostnadsökningen att gå exponentiellt, vilket automatiskt kommer att orsaka en ökning av elpriserna. Sådana förändringar är extremt skadliga för ekonomin och orsakar allvarliga invändningar från alla.