Вітряні установки в Україні: автономні помічники чи незручні конструкції?

31 серпня 2021

Які можливості відкриває мала та середня вітрогенерація для споживачів за наявності державної підтримки

Перетворитися на прибутковий бізнес або повністю замінити централізовану електромережу — ці цілі для малої вітрогенерації виглядають сумнівно. Адже тарифи на вітрову електроенергію значно нижчі, ніж на сонячну, в той час як капітальні витрати вищі. Проте експерти вказують на значні переваги малих та середніх вітрових електростанцій. Вони здатні забезпечувати електрикою споживачів у регіонах з відсутнім централізованим енергопостачанням або у випадках сезонних збоїв у виробництві електрики з СЕС.

Чи має ринок малих вітрових електростанцій в Україні потенціал, яку роль вони відіграють в комбінованих енергосистемах, та які фактори можуть активізувати вітчизняне виробництво, розглянула "Українська енергетика".

Для кого підходять малі та середні вітрові установки?

Вітрові електроустановки малої потужності (до 10-20 кВт) здебільшого використовуються для автономного та додаткового електропостачання приватних домогосподарств та малих підприємств. 

Турбіни з потужністю від 20 до 500 кВт переважно використовують для середніх об'єктів, таких як готелі, енергетичні кооперативи, фермерські господарства, виробництва та військові бази. Вітряні установки також виконують специфічні функції, наприклад, забезпечують електроенергією станції мобільного зв'язку в гірських регіонах.

Вітрова турбіна разом із супутнім обладнанням надає власнику відновлюване джерело електроенергії, що зменшує його залежність від традиційних енергетичних систем та дозволяє вирішити проблеми з нестабільною напругою. 

Також представники бюджетного сектору зацікавлені у встановленні малих вітрових електростанцій. Зацікавлені особи об'єднуються, щоб звести житло в зонах з низькими цінами на землю та забезпечити себе енергетикою, не чекаючи роками на підключення до електромереж.

Як оцінити вітровий потенціал регіону

Щоб дізнатися, чи підходить територія для встановлення вітротурбін, більшість інвесторів звертаються до даних Українського гідрометцентру. Проте фахівці зазначають, що цей метод не зовсім точний, оскільки вітрові станції зазвичай розташовуються на значно більшій висоті.

«У приватних домогосподарствах вітрогенератори встановлюються на висотах від 17 до 30 м. При цьому швидкість вітру зростає з кожним метром у кубічній залежності. Таким чином, якщо швидкість вітру вище 6 м/с, один кВт генерації може забезпечити 3 тис. кВт-год на рік. Це реально при висоті до 30 метрів», — говорить Микола Савчук, керівник компанії "Греса Групп" та член правління Української вітроенергетичної асоціації (УВЕА).

Цю думку підтримує Віталій Шестак, директор компанії SolarWind Systems, який контролює монтажні процеси: «Вітер можна уловити в будь-якому регіоні. Це ріки, долини, пагорби. Найбільший потенціал вітру завжди у прибережних зонах. Наприклад, Одещина, Херсонщина, Запорізька область — це виграшні варіанти».

Віталій Шестак рекомендує майбутнім інвесторам оцінювати вітровий потенціал свого регіону за мапами світового атласу вітрів.

На інфографіці Всесвітнього атласу вітрів можна помітити, що, наприклад, середня швидкість вітру в Полтавській області на висоті 50 м становить 5,97 м/с. Джерело: дані атласу вітрів.

Детальніше дослідження проводяться протягом року для великих промислових вітропарків, щоб оцінити їхню майбутню рентабельність. Бюджет таких досліджень складає від 60 тис. доларів.

«Для малої енергетики зазвичай роблять математичне моделювання, яке дозволяє оцінити доцільність будівництва з похибкою не більше 10%. Отже, для малих ВЕУ ми маємо орієнтир по атласу, власні спостереження замовника та досвід спеціалістів», — зазначає Віталій Шестак.

Від споживача до прос’юмера – інвестиції від власника «зеленого» джерела енергії

Сергій Горпинич із селища Більмак, Запорізької області, має вітрову установку потужністю 1,6 кВт, яка працює вже близько року. Власник встановив її поряд з будинком, на відкритій території біля водойми.

«Я не шкодую витрачених грошей на вітряк. Хочеться, щоб він працював постійно, такою вже є людська природа. Якби була можливість, я б ще й біостанцію поставив, щоб не купувати газ — наше село не газифіковане, тож доводиться возити скраплений газ у балонах», — розмірковує він.

Це ще не все.

Власник енергетичної програми для домогосподарства розпочав у 2017 році з установки сонячної станції, отримавши «зелений» тариф на установку потужністю 5 кВт. Через два роки він встановив ще одну сонячну електростанцію на 4 кВт для комерційного об’єкта — міні-магазину, що знаходиться поруч із будинком. Як підприємець, він платить 3,89 грн за кВт-год. для енергозабезпечення магазину з центральної електромережі.

Енергетична система Сергія Горпинича, смт. Більмак, Запорізька область. Гібридна система складається з інвертора AXIOMA ENERGY 4 кВт, сонячних панелей Altek 250 Вт — 15 шт, вітрогенератора Flamingo 4.4 (1,6 кВт), та акумуляторів Ventura 100 Ah — 8 шт. Фото Сергія Горпинича.

Сонячні панелі покривають близько половини потреб магазину в електроенергії, тому чоловік також вирішив встановити вітряк. Вигода від установки вітряка для Сергія полягає в тому, що завдяки вітру перекривається до 30% споживання електрики для міні-маркету. Лише приблизно 20% решти витрат він сплачує за комерційним тарифом 3,89 грн за кВт-год.

«Сонячна енергія — це хороша інвестиція. Частину електроспоживання магазину я покриваю за рахунок сонячної станції. Вітрогенератор встановлено у червні 2020 року, він також виробляє електрику для магазину. Його можна було б підключити до домогосподарства і отримати «зелений» тариф, як для гібридної станції, але наразі це невигідно, бо тариф для комбінованих станцій значно нижчий, ніж для сонячних», — пояснює власник, чому відмовився від пільгового тарифу на вітряк.

У інтерв’ю Сергій Горпинич зазначив, що знайомився з різними інструментами для розрахунків з енергосистемою. На його погляд, механізм «чистого обліку» чи net metering є найбільш цікавим і простим для нього, як для виробника і споживача одночасно.

Фахівці пояснюють, що net metering дозволяє споживачам, які виробляють частину або всю електроенергію, використати її в будь-який час, а не тільки тоді, коли ця енергія виробляється. В Україні зараз розробляється нормативна база для впровадження цього механізму для малих установок домогосподарств.

«Я підтримую інвестиції у відновлювану енергію. Поки є сонце та вітер, ми будемо мати свою електроенергію. Це добре розуміють європейські країни, які вкладають значні ресурси в ВДЕ», — наголошує власник енергетичної системи.

Особливості експлуатації малих ВЕУ

Зазвичай малі вітрові установки мають термін окупності близько 10 років, що приблизно вдвічі більше, ніж для сонячних електростанцій. Експерти пояснюють це різницею в «зелених» тарифах на вітер і сонце, а також значними початковими витратами. Вища вартість обладнання та монтажу, адже комплекс вітрової установки є більш складним технічним рішенням, ніж сонячна станція.

Слід врахувати різні нюанси роботи обладнання, зокрема шум, який можуть виробляти вітротурбіни.

«Вітрові генератори створюють звуки, які є прийнятними для нашого вуха на відстані 20-30 метрів. Не завжди є така площа. Крім того, іноді сусіди можуть виступати проти установки, навіть якщо є висновки комісії про законність установки та відповідність санітарним нормам», — коментує Віталій Шестак.

Немає чітких вказівок щодо допустимих рівнів шуму для малих ВЕУ. Існують загально прийняті норми, що закріплені в Державних санітарних нормах допустимих рівнів шуму для житлових приміщень та територій (наказ МОЗ від 22.02.2019 р. № 463). Для прилеглих територій до житлових будинків цей рівень вдень становить до 70 дБА, а вночі — до 60 дБА.

Щодо місця розташування конструкції, експерт зазначає, що її можна віднести до малих архітектурних форм, які встановлюють на відстані не менше 3 метрів до паркану. Середня висота щогли для турбін становить близько 20 метрів. Тому варто заздалегідь оцінити розміри ділянки та врахувати можливі перешкоди вітровому потоку, такі як великі будівлі чи високі дерева.

Гібридна генерація: поєднання сонячної і вітрової енергії

Надійність роботи системи генерації енергії та максимальне навантаження потужностей — це основне завдання для власника домашньої станції ВДЕ. При експлуатації енергосистем з відновлюваних джерел енергії, інвестори стикаються з природними факторами, які обмежують їхню продуктивність. 

«Сонячні станції активно працюють лише в певні періоди: вдень, за солнечної погоди та влітку, коли світловий день довгий. Взимку сонячні станції працюють всього на 5-10% від літнього потенціалу, що дозволяє забезпечити лише базові потреби, наприклад, для зарядки телефону», — пояснює Віталій Шестак.

Крім того, сезонні провали у виробництві можуть погіршити стан акумуляторних батарей для автономних об’єктів. «Бюджетні свинцево-кислотні акумулятори мають обмеження на циклів зарядки і не тримаються довго при розрядженні, в таких умовах термін їх служби не перевищує року», — зауважує фахівець.

Проте навіть дорожчі літій-іонні акумулятори, які не мають обмежень на цикли, не вирішують проблеми недостатньої енергії взимку. Їм все одно потрібно джерело живлення.

Існує ситуація, коли неможливо встановити багато сонячних панелей, оскільки влітку не знаєш, куди подіти енергію. Це також питання вартості. Тож власники стикаються із потребою встановлення другого джерела енергії, яким може стати вітрогенератор. У цьому випадку при правильному підборі може бути використаний бюджетний свинцево-кислотний акумулятор, адже він буде постійно підживлюватися.

«0,8 кВт вітру виробляє в типовий зимовий день таку ж кількість енергії, як сонячна станція потужністю 20-25 кВт», — коментує різницю в роботі вітрових і сонячних установок Віталій Шестак.

Постає питання балансу та накопичення енергії, актуальне на всіх рівнях — від приватних домогосподарств до національної енергосистеми. Найбільш ефективним рішенням для автономних станцій та малих мережевих станцій, котрі працюють на компенсацію власного споживання, є поєднана робота вітрових та сонячних установок. 

«Вітрогенератор постачає енергію взимку, а сонячні станції — влітку. Саме це називається розподіленою генерацією. Коли мікрогенеруючі станції приватних домогосподарств не просто розташовані поруч зі споживанням, але й працюють протягом усього року», — підкреслює Віталій Шестак. — Ситуація складається так, що більшість клієнтів встановлюють сонячні станції, які дають багато енергії влітку, якраз тоді, коли нам потрібна енергія взимку для обігріву.»

Для порівняння різних режимів роботи фахівці наводять діаграми річної генерації ВЕУ, СЕС та комбінованого варіанту «сонце + вітер».

Три діаграми типового річного вироблення: зліва направо — «вітер», «сонце» та комбінована система. Джерело: «Греса Групп».

«Комбінована система забезпечує рівномірний стабільний графік, який покриває власні потреби клієнта в електроенергії, це — постійне енергопостачання за рахунок вітрогенерації», — коментує діаграми експерт Микола Савчук. — Практично всі, хто встановлює домашні автономні сонячні станції, через рік додають вітрогенератор.»

Надійність електропостачання від комбінованої системи на прикладі реалізованого проекту підтверджує Віталій Шестак. На фото показано обладнання автономної станції, а на графіку дані про роботу гібридної установки протягом місяця. Помаранчева лінія позначає вхідну потужність (генерацію), синя лінія — вихідну потужність (споживання).

Обладнання повністю автономної комбінованої сонячно-вітрової електростанції 5 кВт (потужність СЕС — 7 кВт, ВЕС — 0,8 кВт. Резервне джерело — дизель-генераторна установка 8 кВт).
Фото Віталія Шестака 

«Встановленої потужності відновлюваних джерел енергії достатньо для забезпечення потреб даного об’єкту. Резервна дизель-генераторна установка використовувалася дуже рідко за зимовий період — загальна витрата пального взимку складала близько 8 літрів», — підсумовує фахівець.

Вітрові тарифні ставки недостатні для розвитку вітроенергетики

Якщо порівнювати інвестиційні плани, то сонячні станції є набагато вигіднішими, гроші повертаються вдвічі швидше. Таким чином, в Україні дуже мало власників приватних вітрових установок оформлюють «зелений» тариф. 

Згідно звіту Держенергоефективності за 1 квартал 2021 року, серед отримувачів «зеленого» тарифу відзначено лише 4 вітрові установки та 8 комбінованих станцій.

Необхідність збалансованого розвитку ВДЕ в Україні не раз обговорювалася на всіх рівнях. Віталій Шестак та Микола Савчук також працювали над обґрунтованими тарифами, у тому числі для вітрової енергії. Вони брали участь у засіданні робочої групи, яка в 2018 році розробляла зміни, що стали законом про запровадження «зелених» аукціонів. 

«На жаль, запропоноване підвищення ставки «зеленого» тарифу для вітрової генерації, щоб зменшити термін окупності до прийнятного для малих інвесторів рівня, не було прийнято», — констатує Віталій Шестак. 

Важливі зміни у законодавстві щодо малої вітроенергетики відбулися в 2019 році. Згідно з нормами Закону «Про альтернативні джерела енергії», для домогосподарств, які планують використовувати вітрову енергію, потужність енергогенеруючих установок була збільшена до 50 кВт, а тариф становив 11,63 євроцента за кВт-год. 

При цьому, для електроенергії, отриманої з енергії сонячного випромінювання генеруючими установками приватних домогосподарств, потужність яких не перевищує 30 кВт, тариф складав 18,09 євроцента за кВт-год.

Також була введена категорія — «комбіновані вітро-сонячні генеруючі системи», з тарифом 16,37 євроценти за кВт-год. Зміни мали активізувати розвиток більш збалансованих систем «сонце + вітер», які здатні генерувати електроенергію протягом року незалежно від сезону.

Нововведення були прийняті лише в серпні 2019 року, і цей тариф діяв чотири місяці, після чого з 1 січня 2020 року він був знижений на 25% — до 12,28 євроцента за кВт-год. Ця затримка, а потім зниження, за висновками УВЕА, робила використання вітрогенераторів в таких системах економічно невигідним, а плани розвитку комбінованих систем розподіленої генерації виглядали декларативними. 

Експерти вважають, що варто повернутися до обговорення тарифних ставок, щоб зменшити термін окупності комбінованих ВДЕ-установок до прийнятного для домогосподарств рівня, знизивши його з 10-12 до 7-8 років. 

Водночас Віталій Шестак наголошує, що підвищити тарифи «зеленого» тарифу потрібно для виключно вітрових станцій. Бо в комбінованих системах можуть виникнути маніпуляції, коли на сонячні станції додаватимуть маленький вітряк лише аби отримати вищий тариф.

На даний момент «зелені» тарифи прив’язані до курсу євро та оновлюються в гривні щоквартально постановами НКРЕКП. Нові тарифи набули чинності з 1 квітня 2021 року.

«Зелений» тариф для побутових установок, потужність яких не перевищує 150 кВт; коп. за кВт-год. (без ПДВ)

 «Зелений» тариф для побутових установок, потужність яких не перевищує 50 кВт; коп. за кВт-год. (без ПДВ)

Хто відкриє «вікно можливостей» для українських виробників 

Експерти з малої вітроенергетики вважають, що обґрунтована ціна «зеленого» тарифу має створити попит на міні-ВЕУ серед споживачів. В Україні є локальне виробництво маломасштабного обладнання, зокрема ВЕУ під брендом Flamingo Aero та Верано-КО. Вітчизняні вітрогенератори використовуються більше ніж у десятку країн. Українські фахівці вважають, що виробництво в секторі «чистої» енергії має перспективи, але при певних умовах.

«Маломасштабними генераторами з горизонтальною віссю займаються мало хто, тому що ця ніша залишається вільною. В Європі є більше попиту на установки потужністю від 50 кВт. А споживачі, які розраховують на меншу потужність, шукають такі моделі на ринку, — пояснює енергетичний експерт Віталій Шестак. — Розвиток виробництва малих ВЕУ та державна підтримка цього процесу сприятим багатьом організаціям. Це може дати поштовх для розвитку науки й техніки в Україні, якісному підйому вітчизняної інженерії, потужній підтримці місцевого виробника».

За інформацією опитаних експертів, потужності українських виробників малих ВЕУ поки що залишаються не задіяними, а бізнесмени виконують лише окремі замовлення.

Експерт Микола Савчук нагадує, що Україна зобов'язалася на міжнародному рівні збільшувати частку відновлювальної енергії у загальному споживанні. У 2015 році країна підтримала Глобальні цілі сталого розвитку до 2030 року та виписала національні завдання. Однією з глобальних цілей ООН є забезпечення доступу до чистих та надійних джерел енергії для всіх. Разом з екологічними завданнями Європейського зеленого курсу це може сприяти зрілому розвитку економіки країни та зменшенню залежності від викопного пального. 

Чи розглядають українські енергетичні стратеги розвиток сектора малої та середньої вітроенергетики як одну з можливостей досягнення цієї мети, важко сказати. А поки що, Михайло Савчук, член правління УВЕА, пропонує законодавцям підтримати розвиток вітрової та комбінованої генерації в домогосподарствах та на малих і середніх підприємствах. Енергія від малих ВЕУ має максимально наближатись до споживача на розподілену генерацію. 

Опитані нами експерти наголошують на необхідності підтримки українських виробників побутових ВЕУ. Для розвитку сектору малої вітроенергетики вони пропонують підвищити ставку «зеленого» тарифу до економічно обґрунтованого рівня. Також фахівці рекомендують створити законодавчі умови для запровадження механізму «чистого обліку» для всіх категорій споживачів. 

Лариса Білозерова, спеціально для "Української енергетики"

Автор: Лариса БілозероваТеги:підтримка ВДЕвітроенергетичні установкиGreen Dealзелений перехідзелений тарифВДЕПоділитись