Стати прибутковим бізнесом або повністю замінити центральне енергопостачання – задачі для малої вітрогенерації малоймовірні. Адже тариф на енергію з вітру значно менший, ніж для сонячної генерації, а вартість капітальних витрат навпаки є вищою. Проте фахівці відзначають і значні переваги малої та середньої вітрової генерації. Вітроустановки рятують споживача там, де взагалі відсутнє централізоване енергопостачання або є сезонне «просідання» виробітку електроенергії із сонячних станцій (СЕС).

Чи є майбутнє у ринку малих вітроустановок в Україні, яку роль вони виконують у комбінованих електростанціях та що може оживити вітчизняне виробництво, розбиралась «Українська енергетика».

 

Кому підійдуть малі та середні вітроустановки?

 

Вітроенергетичні установки (ВЕУ) малої генерації потужністю до 10-20 кВт в основному використовують для автономного й допоміжного електропостачання побутових споживачів та невеликих господарських об'єктів. 

Турбіни потужністю від 20 до 500 кВт зазвичай використовують середні об’єкти – готелі, енергетичні кооперативи, фермерські господарства, виробництва, військові об’єкти. Вітряки  вирішують і специфічні задачі, наприклад, заживлюють станції мобільного зв'язку у Карпатах.

Вітрова турбіна і супровідне обладнання забезпечує власнику відновлюваний безкоштовний ресурс, споживач зменшує залежність від системи енергопостачання та вирішує проблеми з нестабільною напругою. 

Зацікавлений у встановлення міні-ВЕУ також і бюджетний сегмент ринку. Наприклад, люди кооперуються, будують оселі в полі, де дешевша земля та хочуть забезпечити себе електроенергією, не очікуючи підключення до електромереж роками.

 

Як оцінити вітровий потенціал свого регіону

 

Щоб зрозуміти, чи придатна місцевість для встановлення вітряків, більшість інвесторів спочатку звертається до бази даних Українського гідрометцентру. Але фахівці кажуть, що це не зовсім коректний метод, бо установа показує швидкість вітру на висотах до 10 м, а вітрові турбіни знаходяться значно вище. 

«У приватних домогосподарствах вітрогенератори розміщуються на висотах 17-30 м. При цьому швидкість вітру зростає з кожним метром у кубічній залежності. Отже, якщо швидкість вітру понад 6 м/сек, 1 кВт генерації видає 3 тис. кВт-год. на рік. Це реально на висотах до 30 метрів. Отже, ми скрізь маємо близько 7 м/сек», – коментує Микола Савчук, керівник компанії «Греса Групп» та член правління Української вітроенергетичної асоціації (УВЕА).

З експертом погоджується Віталій Шестак, директор компанії SolarWind Systems, який безпосередньо контролює монтажні роботи: «Вітер можна піймати в будь-якому регіоні. Це річки, долини, пагорби. Завжди великий вітропотенціал біля моря. Наприклад, Одещина, Херсонщина, Запорізька область – це безпрограшні варіанти».

Оцінювати вітровий потенціал у своєму регіоні, Віталій Шестак радить майбутнім інвесторам за мапами всесвітнього атласу вітрів.

На інфографіці Всесвітнього атласу вітрів можна побачити, що, наприклад, середня швидкість вітру в заданих координатах у Полтавській області на висоті 50 м становить 5,97 м/сек. Джерело: globalwindatlas.info

Більш докладну картину дають комплексні дослідження, які впродовж року проводяться для великих промислових вітропарків, щоб оцінити їх майбутню рентабельність. Бюджет таких досліджень складає від 60 тис. доларів.

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

 

Від споживача до прос’юмера – оцінка інвестиції від власника «зеленої» генерації

 

Сергій Горпинич з селища Більмак, Запорізької області має вітроустановку потужністю 1,6 кВт, вона працює уже майже рік. Власник встановив її поруч з будинком, місцевість відкрита, знаходиться  в низині біля водойми.

«Я не жалкую витрачених на вітряк грошей. І, звісно, хочеться, щоб він постійно крутився, такий у нас людський менталітет. Якби можна було, я б ще й біостанцію поставив, щоб газ не купувати – у нас населений пункт негазифікований, доводиться возити скраплений в балонах», – розмірковує він.

Але це ще не все.

Власну енергетичну програму для домогосподарства інвестор починав у 2017 році з сонячної генерації, коли отримав «зелений» тариф на станцію потужністю 5 кВт. Через два роки поставив ще одну СЕС на 4 кВт вже для комерційного об’єкту – міні-магазину, який знаходиться поруч з будинком. Як підприємець він платить З,89 коп за кВт-год.  для енергозабезпечення магазину з центральної мережі.

Енергетичне господарство 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), акумулятрні батареї Ventura 100 Ah – 8 шт. Фото Сергія Горпинича

Сонячні панелі покривають близько половину потреб магазина в електроенергії. Тому чоловік додав ще і вітряк. Вигода в установці вітряка для Сергія у тому, що завдяки вітру перекривається ще до 30% споживання комерційної енергії для міні-маркету. І лише близько 20% залишку власник оплачує за комерційним тарифу 3,89 грн за кВт-год.

«Сонячна енергія – добре капіталовкладення. Частину електроспоживання  магазину я перекриваю за рахунок сонячної станції. Вітрогенератор поставив у червні 2020 року, він також виробляє електрику для магазину. Його можна було б підключити до домогосподарства та отримати «зелений» тариф, як для гібридної станції, але наразі це економічно не вигідно, бо для комбінованої станції він значно менше, ніж для для  сонячної», – пояснює власник відмову від пільгового тарифу на вітряк.

У інтерв’ю Сергій Горпинич розповів, що знайомився з різними  інструментами взаєморозрахунку з енергосистемою. На його думку механізм «чистого обліку» або net metering – найбільш цікавий і простий для нього, як виробника і споживача одночасно. 

Фахівці пояснюють, що net metering дозволяє споживачам, які виробляють частину або всю власну електроенергію, використовувати її в будь-який час, а не тоді, коли ця електроенергія виробляється. В Україні поки ведеться розробка нормативної бази для застосування цього механізму до малих установок домогосподарств.

«Я підтримую ідею інвестування у відновлювану енергію. Поки сонце світить і вітер дує, у нас буде своя електроенергія. Це розуміють європейські країни, які вкладають значні кошти у ВДЕ», - наголошує власник енергетичного господарства.

 

Особливості експлуатації малих ВЕУ

 

Зазвичай малі вітрові проекти мають термін окупності від 10 років, що приблизно вдвічі довше за сонячні домашні електростанції. Фахівці пояснюють це різницею у «зеленому» тарифі на вітер і сонце, а також значними капіталовкладеннями на старті. Вища ціна на обладнання та монтажні роботи, адже комплекс вітрової установки – це складніше інженерне рішення, ніж сонячна станція. 

Варто врахувати різні нюанси роботи обладнання, зокрема шум, який іноді створює вітротурбіна.

«Працюючі вітрогенератори створюють шуми, які прийнятні для нашого вуха на відстані 20-30 метрів. Не у всіх є такі великі ділянки. Крім того бувають випадки, коли сусіди проти, і при цьому навіть висновки комісії про законність установки і відповідність санітарним нормам не рятують від «дружби» з сусідами», – коментує Віталій Шестак.

Чітких окремих вказівок щодо допустимих рівнів шуму для малих ВЕУ немає. Існують загальноприйняті норми – гранично дозволений рівень закріплений у Державних санітарних нормах допустимих рівнів шуму в приміщеннях житлових та громадських будинків і на території житлової забудови (наказ МОЗ від 22.02.2019 р. № 463). Для прилеглих територіях до житлових будинків він становить вдень – до 70 дБА, вночі – до 60 дБА.

Щодо місця розміщення конструкції, експерт говорить, що її можна віднести до малих архітектурних форм, які встановлюють на відстані не ближче 3 метрів до паркану. Середня висота щогли для розміщення турбіни складає біля 20 метрів. Тож варто заздалегідь оцінити розміри ділянки і врахувати, чи є поруч велика забудова або високі дерева, які можуть заважати вітропотоку. 

 

Чому у тренді гібридне поєднання сонячної і вітрової генерацій

 

Стабільність роботи обладнання та найбільш повне завантаження потужностей – головна мета власника домашньої станції з відновлюваних джерел енергії. При експлуатації енергоустановок на ВДЕ інвестори стикаються з природними факторами, які обмежують їх роботу.  

«Сонячні станції найбільш активно працюють періодами: вдень, коли є сонячна енергія та влітку, коли довгий світовий день, – розповідє Віталій Шестак. – Взимку сонячна станція працює на 5-10% від свого літнього потенціалу, і це забезпечує роботу пари лампочок і зарядки для телефона».

Крім того, сезонні провали у генерації погіршують стан акумуляторних батарей для повністю автономних об’єктів. Фахівець відзначає: «Популярні бюджетні свинцево-кислотні акумулятори мають особливості. Вони не люблять бути в розрядженому стані та  мають невелику кількість циклів «заряд-розряд», близько 300. У розрядженій батареї виникають паразитичні процеси, що прискорюють деградацію. Строк її служби у таких умовах не більше року».

Проте навіть більш дорогі літій-іонні батареї, які не мають обмежень у циклах зарядки, не вирішують проблему недостатності енергії взимку. Їм все одно потрібно від чогось заряджатися.

Виникає ситуація, коли багато сонячних панелей не поставити, бо немає куди подіти енергію влітку. Крім того, це також питання вартості. Тож власники приходять до того, що треба ставити друге джерело енергії. А цим джерелом якраз є вітрогенератор, і в цьому випадку можна обійтись бюджетним свинцево-кислотним акумулятором, бо і взимку він буде постійно підживлюватися.

«0,8 кВт вітру виробляє за типовий зимовий день, стільки ж енергії, як сонячна станція потужністю 20-25 кВт», – коментує різницю у роботі вітрових та сонячних установок Віталій Шестак.

Виникає питання балансування, акумуляції, яке актуальне на всіх рівнях – від домашнього господарства до енергосистеми України. Найбільш ефективним рішенням для автономних станцій і малих мережевих станцій, що працюють на компенсацію власного споживання, є поєднана робота вітрових і сонячних установок. 

«Вітрогенератор забезпечує об’єкт енергією взимку, а сонячні станції – влітку. Саме це і називається розподіленою генерацією. Коли мікрогенеруючі станції приватних домогосподарств не просто знаходяться поблизу споживання електроенергії, але й розподілені протягом всього року, – наголошує Віталій Шестак. – А не так, як склалася ситуація на сьогодні: більшість клієнтів встановлює сонячні станції, що дають багато енергії влітку, в той час, коли нам вона потрібна взимку для обігріву приміщень». 

Для порівняння режимів роботи фахівці наводять діаграми типових річних генерацій ВЕУ, СЕС та комбінованого варіанту «сонце + вітер».

  

Три діаграми типової річної генерації: зліва направо – «вітер», «сонце» та комбінована система. Джерело: «Греса Групп»

«Для комбінованої системи ми отримуємо рівний стабільний майданчик, який перекриває власне споживання, тобто забезпечує постійно електроенергією за рахунок вітрогенерації, – коментує діаграми експерт Микола Савчук. – Тому, практично всі, хто ставить домашні автономні сонячні станції, через рік додають вітрогенератор».

Надійність енергозабезпечення від комбінованої системи на прикладі реалізованого об’єкту доводить Віталій Шестак. На фото бачимо обладнання автономної станції, а на графіку представлено дані про роботу гібридної установки впродовж місяця. Помаранчева лінія показує вхідну потужність (генерацію), синя лінія – вихідну потужність (споживання).

 

Обладнання повністю автономної комбінованованої 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 за зимовий період використовувалась вкрай рідко – загальна витрата пального взимку була біля 8 літрів», – підсумовує фахівець.

 

Вітрові «зелені» тарифи занизькі для розвитку сектору

 

Якщо порівнювати інвестиційні плани для бізнесу, то сонячні станції набагато вигідніші, гроші повертаються вдвічі швидше. Тому в Україні дуже мало власників побутових вітрових установок оформлюють «зелений» тариф. 

У звіті Держенергоефективності за 1 квартал 2021 року серед отримувачів «зеленого»  тарифу представлено  тільки 4 вітроустановки і 8 комбінованих станцій.

Необхідність збалансованого розвитку ВДЕ в Україні періодично обговорюють на всіх рівнях.  Віталій Шестак і Микола Савчук теж працювали над рівнем обґрунтованих тарифів, у тому числі і для вітрової енергії. Вони брали участь у засіданні робочої групи, яка у 2018 році розробляла зміни, що стали законом про запровадження «зелених» аукціонів. 

«На жаль, пропозиція підвищити ставку «зеленого» тарифу саме для вітрової генерації, щоб привести термін окупності до прийнятного для малого інвестора рівня, не пройшла», – констатує Віталій Шестак. 

Важливі зміни в законодавстві, які стосувалися малої вітроенергетики, відбулися у 2019 році. Так, згідно із нормами Закону «Про альтернативні джерела енергії», для домогосподарств, які планували використовувати вітрову енергію, потужність енергогенеруючих установок була збільшена до 50 кВт, а тариф становив 11,63 євроцентів за кВт-год. 

При цьому, для електроенергії, виробленої з енергії сонячного випромінювання генеруючими установками приватних домогосподарств, встановлена потужність яких не перевищує 30 кВт, тариф становив 18,09 євроцентів за кВт-год.

Також було введено категорію – «комбіновані вітро-сонячні генеруючі системи» з тарифом 16,37 євроцентів за кВт-год. Зміни повинні були активізувати розвиток більш збалансованих систем «сонце + вітер», які генерують електроенергію упродовж року незалежно від сезону.

Нововведення були прийняті тільки в серпні 2019 року, і цей тариф діяв чотири місяці, а з 1 січня 2020 року був знижений на 25% – до 12,28 євроцентів за кВт-год. Ця затримка, а потім зниження, за висновками УВЕА, зробило використання вітрогенераторів в таких системах економічно непривабливим, а плани з розвитку комбінованих систем розподіленої генерації – декларативними. 

Експерти вважають, що варто повернутися до обговорення тарифів, щоб привести термін окупності комбінованих ВДЕ-установок до прийнятного для домогосподарств рівня – знизити з 10-12-ти до 7-8 років. 

При цьому Віталій Шестак наголошує, що збільшити ставки «зеленого» тарифу треба для чисто вітрових станцій. Бо в комбінованих системах є можливість для маніпуляцій, наприклад, коли на сонячні станції будуть ставити маленький вітрячок тільки заради отримання більшої ставки тарифу.

Наразі «зелені» тарифи прив’язані до курсу євро й актуалізуються у 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 уставок, потужність яких не перевищує 50 кВт; коп. за кВт-год. (без ПДВ)

 

Хто відкриє «вікно можливостей» для українського виробника 

 

Експерти з малої вітроенергетики вважають, що економічно обґрунтована ставка «зеленого» тарифу створила би попит у споживачів на міні-ВЕУ. В Україні є місцеве виробництво машин малої потужності, зокрема ВЕУ під торговельною маркою Flamingo Aero та Верано-КО. Вітчизняні вітрогенератори малого сегменту працюють у понад кількох десятках країн. Українські фахівці вважають що виробництво у секторі «чистої» енергії має перспективи, але за певних умов.

«Малими генераторами з горизонтальною віссю мало хто займається, ця ніша не заповнена. В Європі більше задоволений попит на потужності від 50 кВт. А споживач, якій розраховує на меншу потужність, шукає такі моделі на ринку, – пояснює енергетичний експерт Віталій Шестак. – Розвиток виробництва малих ВЕУ та підтримка його на державному рівні сприятиме багатьом процесам. Це може дати поштовх для розвитку науки і техніки в Україні, якісному підйому української інженерії, підтримає місцевого виробника». 

Наразі, за інформацією опитаних експертів, потужності українських виробників малих ВЕУ не задіяно, а підприємці виконують поодинокі замовлення.  

Експерт Микола Савчук нагадує, що Україна на міжнародному рівні взяла зобов’язання збільшувати частку енергії, виробленої з ВДЕ, у загальному кінцевому споживанні енергії. Так, у 2015 році країна підтримала Глобальні цілі сталого розвитку до 2030 року та виписала національні завдання. Одна з глобальних цілей ООН – забезпечити населенню доступ до чистих та надійних джерел енергії. Разом із екологічними завданнями Європейського зеленого курсу (Green Deal) це може сприяти стійкому розвитку економіки країни та викоріненню залежності від викопних палив. 

Чи розглядають українські енергетичні стратеги розвиток сектору малої та середньої вітроенергетики, як одну з можливостей досягти згадану ціль, покаже час. 

А поки Михайло Савчук, член правління УВЕА, пропонує законодавцям підтримати розвиток вітрової і комбінованої генерації в домогосподарствах, на підприємствах малого й середнього бізнесу. Енергію від малих ВЕУ фахівець характеризує, як максимально наближену до споживача розподілену генерацію. 

Підтримку галузі опитані нами експерти бачать у сприянні українським виробникам побутових ВЕУ. Для розвитку малої вітрової генерації вони пропонують підвищити ставку «зеленого» тарифу до економічно обґрунтованого рівня. Крім того фахівці рекомендують створити законодавчі передумови для впровадження  механізму «чистого обліку» для всіх категорій споживачів. 

Лариса Білозерова, спеціально для "Української енергетики"