УДК 913:620.0.91

О.Д. Сизоненко

Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна 

Перспективи використання вітроенергетики на комплексах біологічної очистки

Комунальне водне господарство є системою життєзабезпечення суспільства, крупним сектором економіки за кількістю переробленного і переміщенного продукту є одним із головних споживачів електроенергії в нашій країні. В міській інфраструктурі великих мегаполісів їх енергоємність порівнюється з залізничним транспортом і метрополітеном, а іноді й перевищує їх.
Така ситуація в умовах сучаної екологічної кризи потребує суттєвих змін і прийняття рішень як на рівні всього сектору, так і на рівні окремих його підприємств.
Автором пропонується у рамках проекту запровадити альтернативне енергопостачання на станціях біологічної очистки, шляхом використання енергії вітру. Даний напрямок є достатньо новим, актуальність його полягає в необхідності споживання очисними спорудами великої кількості електроенергії, що суперечить принципам енергозбереження з одного боку, і  потребує економії коштів, які необхідні на запровадження нових технологій і реконструкцію обладнення, з іншого.
Досвід використання альтернативних джерел енергії на очисних спорудах в Україні досі обмежується використанням біогазу на основі переробки осаду стічних вод. Цей напрямок ще не отримав значного поширення, але є дуже перспективним, бо розрахунки свідчать про економію енергії на підприємствах від 50 до 80% [1]. У разі його запровадження певну частку енергопотреб можна компенсувати вітроенергетикою і, таким чином, краще забезпечити очисні споруди енергією. Використання біогазу  потребує запровадження нових технологій та реконструкції старого обладнання і в тому випадку, коли це за певних причин неможливе або потребує надто значного часу, вітроенергетика може розглядатися як єдина альтернатива традиційному енергопостачанню.
Більш докладно проект буде розглянуто на прикладі комплексу біологічної очистки (КБО) «Безлюдівський», який знаходитться біля селища Безлюдівка в Харківській області. Потужність станції становить 300 тис. м3/добу. Кількість електроенергії, яка споживається станцією, становить за попередніми підрахунками 19 млн. кВт*год/рік, а на її оплату витрачається близько 3,8 млн. грн. на рік [1, 2].
Площа забудови КБО «Безлюдівський» становить 187 га, з якої близько 100 га зайняті муловими майданчиками [2, 4]. Для встановлення вітроагрегатів, які би повністю забезпечили КБО електроенергією, достатньо не більше 2 км2 [5]. Самі установки не потребують виділення додаткових площ для свого розміщення і можуть встановлюватись поміж основних споруд КБО. 
Комплекс має відкриту місцевість і вітер не втрачатиме свою силу через надмірне тертя. Розташування за межами міста і віддалення від основних місць поселення виключає вплив шуму на життєдіяльність людей.
За оцінкою вітропотенціалу Харкова і Харківської області [3], було виявлено, що середньорічна швідкість вітру в районі розташування комплексу змінюється від 5 м/с на висоті 25 м до 5,6 на висоті 50м, що є прийнятною величиною для роботи вітроагрегатів. Найбільші значення швидкостей вітру характерні для лютого-березня місяців, найменші для липня-серпня. Також спостерігаються незначні максимуми у травні та грудні та мінімуми у грудні-січні. Узагальнена динаміка швидкостей вітру з максимумами у зимовий період та мінімумами у літній в цілому відповідає динаміці споживання енергії в області, що є однією з важливіших переваг використання вітрових ресурсів. 
Економічний аспект проекту повинен враховувати технологічні властивості вітроагрегатів, що обумовлено постійним удосконаленням технологій в світі й Україні. Якщо брати за приклад встановлення вітроагрегатів USW 56-100, то їх кількість, потрібна для вироблення електроенергії, необхідної для КБО, становитиме близько 100. Їхня вартість за один вітроагрегат коливається від 280 до 300 тис. грн. Таким чином, загальна вартість вітроагрегатів, потрібних для повного забезпечення потреб КБО, складатиме близько 30 млн. грн., що окупиться у термін 8-9 років. Але дані установки не є найбільш ефективними стосовно до умов Харківського регіону, бо вони стартують при силі вітру 5 м/с, а оптимальна сила вітру, потрібна для масимального виробітку енергії– це 12-13 м/с, що не відповідає характеристикам вітру у Харкові [6]. Водночас, сучасне вітчизняне виробництво пропонує вітроустановку, яка має невелику ціну, враховує вимоги спрощенної експлуатації і реальний вітропотенціал потужністю 20 кВт. Конструктивні параметри такі, що в регіонах із середньорічною швидкістю вітру 4 м/с вона зможе генерувати не менше 40 000 кВт*год на рік і окупитися за 7-8 років, а при середньорічній швидкості вітру 6 м/с генеруватиме 80 000 кВт*год на рік і окупиться за 4-5 років [7]. Натомість, мала встановлена потужність агрегатів спричинить надто велику кількість установок. Навіть, якщо виробляти за рахунок вітроагрегатів половину необхідної електроенергії, можна заощаджувати близько 1 млн. грн. на рік. Крім того, постійне удосконалення технологій дозволяє отримати великі потужності при малій силі вітру. 
Комплекс має також перспективу отримання біогазу з мулу [4]. В разі забезпечення ним частки енергопотреб, вітроенергетика може покрити залишок. Комбіноване виробництво енергії дозволить повністю перевести КБО на альтернативне енергопостачання і уникнути проблеми дефіциту вітроенергії у пори року, коли сила вітру є найменшою.
В будь-якому випадку, використання вітроенергетики на КБО «Безлюдівській» дозволить:
•	Скоротити до мінімуму споживання енергії, виробленної підприємствами паливної енергетики, що, в свою чергу, забезпечить від них незалежність і заощадить гроші для впровадження нових технологій;
•	Попередити втрати електроенергії в лініях електропередач;
•	При підключенні до загальної енергостситеми раціонально використовувати всю генеровану електроенергію, забезпечувати її високу якість (стабільність напруги і частоти), покриваючи дефіцити з мережі та навпаки – постачаючи до неї оперативні надлишки генерованої електроенергії;
•	Дати поштовх для розвитку вітроенергетики в регіоні;
•	Демонструвати іншим підприємствам ефективність використання енергії вітру як один із шляхів енергозбереження.
Позитивний досвід дозволить поширити використання енергії вітру і інших альтернативних джерел в інших регіонах, що допоможе знизити вартість реконструкції підприємств традиційної енергетики і виділити на ці заходи додатковий час.

Використані джерела:

1.	Аникеенко А. М., Невзоров М. И. и др. Отчет о научно-исследовательской работе «Разработка технологических решений по очистке сточных вод и обработке осадка с применением неэнергоемких технологий и использованием биогаза для выработки электрической и тепловой энергии»// Х: ГосНИИУкрВОДГЕО, 1995. – 165 с.
2.	Державне комунальне підприємство «Харківкомуночиствод»: головні напрямки діяльності // Х: Харківкомуночиствод, 2003. - 17 с.
3.	Величко С.А. Природні ресурси альтернативної енергетики в Україні. Навчально-методичний посібник. Х.: Харківський ун-т, 2003. – 38 с.
4.	Удосконалення системи мулового господарства каналізаційних очисних споруд міста Харкова: інвестиційний проект // Х: Харківкомуночиствод, 2003. – 11с.
5.	Яловол П.В. Економічна доцільність розміщення вітрових станцій в Україні (розгляд на рівні адміністративних областей)//www.lib.ua-ru.net /content.
6.	Листопад О. Вітер з моря налітає, кіловати нагоняє// Наука і суспільство. – 2003. - №3-4. – с. 6-7.
7.	Коробко Б. Альтернативна енергетика не має права здаватися у полон до скептиків! // Віче. - № 11. – 2000. – с. 113 – 130.