Ветроэнергетические ресурсы центральных районов республики Алтай

Abstract

Актуальность исследования. Среди наиболее острых проблем, волнующих человечество, следует выделить энергетическиепроблемы. Они влияют непосредственно или опосредованно на человека, общество и окружающую среду. Человеческая деятельность связана с беспрерывным использованием природных энергоресурсов для обеспечения своей жизнедеятельности: теплом и светом в домах, продуктами питания, транспортом, одеждой и т. д. До настоящего времени во многих районах Сибириотсутствует централизованное энергоснабжение. Важной особенностью горных стран является большое рассредоточение потребителей электрической и тепловой энергии, неравномерная нагрузка в течение года и отсутствие централизованных источников энергии. Основным видом энергоисточников в горных районах являются дизельные электростанции. Стоимость получаемой энергии очень велика, особенно в отдалённых районах. Решение энергетической проблемы станет возможным лишь благодаря концепции освоения горных регионов с использованием возобновляемых источников энергии. В работе рассмотрены основные закономерности ветроэнергетического потенциала центральных районов Республики Алтай. Для выбора оптимального режима работы ветроэнергетических установок, исходя из мощности электрических нагрузок, а также данных, необходимых для конструирования, расчётов, оценки прочности требуются дополнительные исследования, в том числе микроклиматические наблюдения за ветровым режимом. Цель: оценить возможный вклад энергии ветра в энергоэффективность и улучшение экологических условий в горных районах Республики Алтай при интенсивном развитии туристско-рекреационной деятельности. Объекты: ветровой режим в нижней тропосфере над югом Сибири; орографические условия и их влияние на ветровой режим; ветроэнергетический потенциал среднегорных районов Республики Алтай. Методы: температурно-ветровое зондирование атмосферы; построение математической модели поля скорости ветра в нижней тропосфере на различных высотных уровнях; оценка и анализ влияния различных форм рельефа на скорость ветра. Результаты. Показано, что в условиях межгорных котловин и широких долин скорости ветра малы для развития ветроэнергетики. Анализ аэроклиматических показателей скорости ветра и данные высокогорных метеорологических станций на вершинах и водоразделах показали, что в условиях открытости горизонта ветроэнергетический потенциал достаточен для эффективной работы ветроэнергетических установок различной мощности. Для водораздельных участков выше 1500 м удельная мощность ветрового потока составляет от 150 до 850 Вт/м2, что позволяет эксплуатировать ветроэнергетические установки малой и средней мощности. За зону большой энергетики могут быть приняты районы с удельной мощностью ветрового потока более 500 Вт/м2. Такая зона может быть выделена в центральной части Горного Алтая, начиная примерно с 2200 м.

The relevance. Among the most urgent problems attracting human interest are the problems of energy. They affect directly or indirectly on human society and the environment. The human activity is associated with permanent use of natural energy resources for supplying people with vital functions: heat and light in houses, food, transportation, clothes, etc. At present, in many parts of Siberia there is still no centralized energy service. An important feature of mountainous countries is considerable dispersion of consumers requiring electric and thermal energy, uneven workload during the year and the lack of centralized sources of energy. The main energy sources in mountainous areas are diesel power plants. The cost of the energy produced is very high, particularly in remote areas. Due to the concept of mountain regions development with using renewable energy sources it is possible to solve the energy problem. The aim of the research is to evaluate the possible contribution of wind energy to resource conservation and ecology in mountains regions of the Altai Republic in the frames of intensive development of tourism and recreational activities. The objects of the research are the wind regime in lower troposphere over the southern part of Siberia; orographic conditions and their influence on the wind regime; wind-power potential of mountain areas of the Altai Republic The methods of the research are the upper-air atmosphere sounding; the construction of a mathematical model of the wind velocity field in different altitude levels; assessment and analysis of influence of different topography on wind speed. Results. It is shown that the wind velocity is not enough for wind-power engineering in conditions of intermountain basins and wide valleys. The analysis of air-climatological indicators of wind velocity and the data of high-mountain meteorological stations on the tops and watersheds have shown that in terms of openness of the horizon the wind-power potential is sufficient for effective operation of wind power plants of different capacity. For the watershed areas higher than 1500 m, the power density fluctuates from 150 to 850 W/m2that makes it possible to use wind energy plants of low and medium power. The regions with wind power density of more than 500 W/m2 can be considered as the areas of high energy. Such zones can be marked in the central part of the Altai Mountains, rising from 2200 m.