Di beberapa negara, turbin angin telah menggantikan sumber energi yang lebih tradisional. Apa lagi yang kita tunggu?
Turbin angin di Rusia
Kincir angin di seluruh dunia sekarang menghasilkan lebih banyak listrik daripada seluruh industri listrik di Rusia - dan dengan harga yang sama, pembangkit listrik mereka telah setara dengan pembangkit listrik tenaga panas. Dan ini terlepas dari fakta bahwa sepuluh tahun yang lalu para insinyur dan pejabat listrik Rusia menganggap peluang pengembangan mereka habis, dan ladang angin itu sendiri terlalu mahal. Sekarang semuanya menjadi terbalik: perusahaan negara Rusia menginvestasikan puluhan miliar untuk mengejar ketinggalan dengan Barat di bidang turbin angin. Mengapa ramalan ahli Rusia sebelumnya tidak menjadi kenyataan, yang tidak kami perhitungkan? Dan adakah prospek upaya Rosatom untuk membuang-buang uang?
Angin sejarah
Ketika orang pertama kali berpikir untuk menggunakan angin, pertanyaannya sulit. Ada bukti tidak langsung bahwa Homo erectus atau Neanderthal bisa saja berlayar. Upaya modern untuk mengatasi selat antara Kreta dan daratan - dan 130 ribu tahun yang lalu, perkakas batu tiba-tiba muncul di pulau ini - telah menunjukkan bahwa tidak realistis melakukan ini di atas dayung - arus di selat ini terlalu kuat. Pahatan batu, yang secara akurat mengkonfirmasi penggunaan layar, berusia beberapa ribu tahun.
Video promosi:
Mesin mekanik pertama, digerakkan oleh kekuatan angin, ditemukan oleh Heron dari Alexandria, pada abad ke-1 SM (dia juga menciptakan sampel turbin pertama yang berputar selama pembakaran bahan bakar). Benar, kincir anginnya tidak memecahkan masalah praktis, tetapi masalah yang menghibur. Itu adalah sejenis alat musik, yang bertindak dengan putaran roda oleh angin yang datang.
Sekitar 400 M, kincir angin dengan sumbu rotasi vertikal - mesin doa - muncul di kuil Buddha di India. Sangat mudah untuk melihat perbedaan utama mereka dari skema Heron - versi Buddhis dari kincir angin "diletakkan di sisinya."
Penerapan praktis mesin angin ditemukan pada abad ke-9 di Iran (deskripsi Abu Ishaq al-Istakhri). Namun, mereka tidak ada hubungannya dengan yang biasa kami lakukan. Ini adalah menara, di sekelilingnya ada struktur jaring yang dilapisi kain. Angin memutarnya, dan mekanisme khusus mengubah rotasi sumbu vertikal menjadi gerakan batu gilingan atau pengoperasian perangkat pengangkat air.
Dari Iran, hal-hal baru mencapai India dan Cina, tetapi tidak ke Eropa, yang pada saat itu hanya meminjam sedikit inovasi teknis.
Pada tahun 1185, kincir angin pertama disebutkan di Yorkshire (Inggris), dan kincir angin barat pertama ini sudah dari jenis yang dikenal - dengan sumbu rotasi horizontal, di mana bilah yang berputar secara vertikal dipasang. Seperti yang bisa kita lihat, sejak abad ke-12, pendekatan barat dan timur untuk turbin angin berlawanan.
Keuntungan skema timur dibandingkan skema barat sudah jelas. Turbin angin sumbu vertikal berfungsi tidak peduli arah angin, sehingga orang China dan Iran dapat meninggalkannya tanpa pengawasan dan melakukan hal-hal yang lebih penting. Selain itu, di versi timur, dengan kekuatan yang sama, angin struktur jauh lebih tinggi, itulah sebabnya ia mulai bekerja bahkan dengan angin yang lemah.
Di sisi lain, turbin angin barat sumbu horizontal memiliki kekuatan tersendiri. Ya, itu pasti "ditahan melawan arah angin", tetapi bilahnya selalu dipengaruhi oleh angin hanya dari satu sisi, yang meningkatkan keluaran energinya. Yang timur, pada setiap revolusi, mengalami momen ketika bilahnya berputar dan angin "menghantam" mereka dari sisi lain. Ada cukup kelembaman bagi struktur untuk berputar lebih jauh, tetapi tiangnya bergetar hebat, dan sebagian energi rotasi digunakan untuk mengimbangi "benturan". Karena beban variabel ini, tiang atau menara harus dibuat lebih kuat dan lebih masif. Hasilnya jelas: turbin angin barat lebih sulit dioperasikan, tetapi lebih efisien dan lebih murah.
Kincir angin tersebar luas di Eropa hingga mesin uap dan listrik. Mereka hampir tidak membutuhkan personel, kabel listrik (yang penting di daerah pedesaan), dan tidak terlalu berisik. Nah, versi kincir angin yang mengangkat air dari sumur masih sangat populer di dunia ketiga, di mana elektrifikasi belum mempengaruhi lebih dari satu miliar orang.
Upaya untuk berteman dengan angin dan listrik dilakukan sejak dini. Turbin angin pertama yang menghasilkan listrik dibangun di Denmark pada tahun 1890. Di Barat, ukurannya pada awal abad ke-20 mencapai ketinggian 25 meter, dan rentang bilahnya 23 meter. Sayangnya, semuanya dirusak oleh masalah angin yang berubah-ubah. Listrik dibutuhkan bahkan ketika tidak ada hembusan, dan generator diesel serta saluran listrik cukup murah. Jadi kincir angin didorong ke ladang yang jauh, tempat mereka bekerja untuk irigasi. Tapi hanya untuk sementara!
Angin perubahan di Uni Soviet
Ketika dunia Barat mulai menyingkirkan turbin angin karena elektrifikasi, negara kita mengambil jalan yang sama sekali berbeda - "melawan arah angin." Sebagai kompensasi atas kekurangan pembangkit listrik tenaga panas, Central Aerohydrodynamic Institute pada tahun 1920-an menciptakan serangkaian turbin angin kecil dengan kapasitas hingga 30 kilowatt, memasok mereka dengan akumulator hidrolik. Dengan kelebihan pembangkitan, turbin angin menaikkan air setinggi tiang, dan ketika tidak ada angin, mengalirkan air kembali, itu memutar turbin air, yang memberi arus. Mereka digunakan di Buryatia dan tempat lain tanpa kabel listrik. Omong-omong, skema tersebut sangat masuk akal - tahun ini seluruh pembangkit listrik dibangun di Jerman sesuai dengan konsep yang sama, hanya saja jauh lebih kuat.
Di Uni Soviet, sebelum ditemukannya ladang minyak dan gas Siberia, sumber energi alternatif secara aktif dikembangkan karena alasan strategis. 90 persen minyak Soviet diproduksi di Kaukasus, dan jelas bahwa dalam perang apa pun musuh akan mencoba menyerang di sana. Inilah yang direncanakan penerbangan Prancis pada tahun 1940. Hanya penghancuran Republik Ketiga oleh Hitler yang mencegah hal ini terjadi. Hitler sendiri ingin melakukan ini, tetapi dia juga tidak berhasil. Untuk melindungi diri mereka sendiri, pemerintah Soviet mendorong berbagai alternatif - dari satu setengah generator gas berbahan bakar kayu hingga … turbin angin dengan penyimpanan roda gila.
Ya, keajaiban seperti itu diluncurkan di Kursk pada tahun 1931. Dengan kapasitas hanya 35 kilowatt, itu dilengkapi dengan "disk penyimpan" (sepertiga dari satu ton) yang berputar dalam sebuah wadah dimana udara dievakuasi untuk mengurangi gesekan. Pembangkit listrik tenaga angin penemu Ufimtsev menerangi rumahnya dan memberi makan bengkel bahkan saat tidak ada angin. Namun, pada tahun 1936 ia meninggal, dan sejak itu stasiun (masih berdiri) tidak pernah diluncurkan.
Namun, bahkan tanpa perangkat penyimpanan, turbin angin Soviet termasuk yang terdepan. Pada tahun 1931, dekat Balaklava, generator angin terkuat di dunia dengan 100 kilowatt (rentang bilah - 30 meter) dibangun. Sangat menarik bahwa orang Jerman, yang saat ini berada di garis depan pengembangan energi angin, kemudian memperlakukan ladang angin dengan agak kasar. Pada tahun 1941, penembakan mereka membuat kincir angin terbesar di planet ini tidak berfungsi. Mungkin ini adalah masalah kecemburuan - turbin angin mereka sendiri kemudian memberi tidak lebih dari 70 kilowatt dan jauh lebih sedikit. Pada 1950-1955, Uni Soviet menghasilkan 9.000 turbin angin setahun - dengan kapasitas hingga ratusan kilowatt. Nah, bagaimana lagi tanah perawan dan utara bisa disuplai dengan energi sebelum generator diesel?
Angin kemerdekaan
Tenaga angin Soviet terbunuh oleh ledakan pascaperang bahan bakar cair murah, sedangkan tenaga angin barat dihidupkan kembali oleh krisis minyak tahun 1970-an. Kemudian gagasan kemandirian energi dari gugup dan rentan terhadap kolusi monopoli dari orang-orang pemasok timur dengan mengorbankan energi angin matang di sana.
Sekilas, kita dihadapkan pada regresi yang jelas. Mengapa beralih dari sumber energi yang stabil ke yang benar-benar bergantung pada angin sepoi-sepoi? Apalagi, beberapa tahun lalu, pejabat Rusia memberi tahu kami bahwa turbin angin di Eropa menghasilkan energi yang mahal. Mari kita coba mencari tahu.
Kincir angin sumbu horizontal saat ini, pada kenyataannya, tidak terlalu bergantung pada fluktuasi kecepatan angin sedikit pun. Vestas V164 memiliki tinggi 220 meter (satu setengah piramida Cheops) dan bilah dengan ayunan 164 meter (bangunan lebih dari 50 lantai). Berat total bilah fiberglassnya adalah 100 ton. Faktanya, desain seperti itu memiliki disk penyimpanan sendiri, hanya massanya 300 kali lebih besar dari Ufimtsev.
Pada saat yang sama, peningkatan lebih lanjut dalam ketinggian turbin angin dan rentang bilahnya diharapkan, yang berarti bahwa mereka bahkan lebih sedikit terancam oleh pemberhentian kecil. Dipercaya bahwa masuk akal untuk meningkatkan dimensi setidaknya hingga ketinggian 300-400 meter dan rentang bilah hingga 300 meter.
Dimulai dengan Enercon E-126 dari Siemens, sudah ada metode untuk membuat pisau kolosal seperti itu - mereka terdiri dari dua bagian yang disisipkan satu sama lain. Sejumlah pabrikan berencana menambah jumlahnya bahkan menjadi tiga.
Daya dari Vestas V164 yang sama telah melebihi 9 megawatt, dan penggandaan rentang bilahnya akan meningkatkan daya turbin angin menjadi 40 megawatt. Lebih penting lagi, dengan setiap seratus meter ketinggian, kecepatan angin tahunan rata-rata meningkat tajam. Dengan struktur yang sangat besar, masuk akal untuk membangun ladang angin bahkan di daerah berhutan di mana kecepatan angin biasanya cukup rendah di dekat tanah.
Karena pertumbuhan ukuran turbin angin yang terus menerus, biaya energi mereka turun sepanjang waktu. Nilailah sendiri: orang tahu cara membangun bangunan dengan tinggi bahkan 828 meter yang murah, dan dengan pertumbuhan ketinggiannya, biayanya meningkat secara linier. Tetapi keluaran dari kincir angin dengan setiap penggandaan tinggi tumbuh sudah persegi. Skala ekonomi sangat terlihat dalam energi angin.
Memang, bahkan lima tahun lalu, pada 2012, turbin angin di Barat menghasilkan listrik lebih dari 10 sen per kilowatt-jam. Namun, saat ini angka tersebut, sebagaimana dicatat oleh Departemen Energi AS, telah turun menjadi 4-5 sen per kilowatt-jam. Bahkan turbin angin lepas pantai baru, yang biasanya lebih mahal daripada turbin darat, menyediakan energi sebesar 6-7 sen per kilowatt-jam, dan harga ini turun lebih cepat daripada di darat. Alasannya adalah bahwa di laut Anda dapat membawa pisau setidaknya sepanjang 200 meter, karena ada banyak ruang di "jalan" laut dan tidak ada kepadatan.
Oke, katamu. Tapi bagaimana dengan periode tenang, saat tidak ada angin kencang selama berminggu-minggu? Nah, itulah mengapa mereka membangun turbin angin lepas pantai di Eropa. Di atas laut ada "lorong-lorong" yang praktis tidak ada ketenangan. Untungnya bagi orang Eropa, mereka dekat dengan mereka dan seringkali berada di perairan dangkal. Misalnya, seluruh Laut Utara cukup dangkal, seperti halnya sebagian besar perairan di lepas pantai timur Amerika Serikat. Selain itu, pembangkit listrik tenaga angin terapung pertama di dunia dengan puluhan megawatt telah beroperasi tahun ini. Kincir anginnya berlabuh, dan kedalaman kerjanya mencapai 800 meter. Luas total lautan dengan kedalaman sedemikian rupa sehingga memungkinkan untuk menyediakan energi kepada seluruh dunia berkali-kali lipat. Kerugian pada saluran transmisi DC tegangan tinggi kini telah turun di bawah 3 persen per seribu kilometer - yaitu, energi angin "laut" akan mencapai bahkan ke pedalaman.
Pada saat yang sama, keberlanjutan ladang angin tidak boleh diidealkan. Ya, mereka dapat menyediakan energi sepanjang tahun, dan di musim dingin, kincir angin lepas pantai yang sama akan memberi lebih banyak energi daripada di musim panas - badai musim dingin akan membantu. Namun, mereka tidak dapat mengatasi puncak konsumsi pagi dan malam - angin bertiup kira-kira sama pada pukul 19:00 dan 03:00. Oleh karena itu, di Barat, diyakini bahwa beberapa persen dari total output tahunan akan terus disediakan oleh pembangkit listrik tenaga gas "puncak". Pada saat yang sama, mereka akan mengonsumsi bahan bakar jauh lebih sedikit daripada saat ini, ketika rangkaian turbin angin lepas pantai belum dibangun. Tetapi perlu diingat bahwa ini hampir tidak perlu menunggu lama.
Saat ini, energi angin menghasilkan lebih dari satu triliun kilowatt-jam setahun - lebih banyak dari seluruh sektor energi di Rusia. Dan jika pembangkit listrik di negara kita belum tumbuh sejak tahun 1990 (karena volume produksi industri yang kira-kira sama), maka hal ini tidak dapat dikatakan tentang turbin angin. Hanya 10 tahun yang lalu, mereka bahkan tidak memberikan sepersepuluh dari output saat ini. Kami yakin dapat mengatakan bahwa dalam sepuluh tahun, WEC di planet ini akan memberikan lebih dari yang mereka lakukan sekarang. Selain itu, sebagian besar dari semua turbin angin saat ini sedang dibangun oleh China, dan di sana mereka tahu cara menggunakan produksi massal.
pergi bersama angin
Rusia dapat membanggakan putaran paling tak terduga di jalur umat manusia menuju energi angin. Ketika WPP tidak populer di Barat, mereka meningkat di negara kita. Ketika mereka mulai aktif dikembangkan di dunia, kerumunan ahli dari industri energi muncul di negara itu, yang menunjukkan: "Tempat untuk turbin angin di Eropa sudah berakhir." Benar, sejak kami mulai mengatakan ini, kapasitas pembangkit listrik tenaga angin di antara orang Eropa telah tumbuh sepuluh kali lipat dan terus bertambah. Ternyata, pendapat ahli kami tidak tersampaikan kepada mereka.
Nah, pada 2016, kami tiba-tiba berubah pikiran lagi, jadi boleh dikatakan, kami kembali ke Dorezhnev USSR. Rosatom adalah orang pertama yang mengucapkan kata berbobotnya di tingkat negara bagian. Wakil direktur jenderalnya Vyacheslav Pershukov dengan jujur mencatat: setelah memenuhi pesanan yang ada untuk pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir baru di luar negeri, Rosatom mungkin dibiarkan tanpa proyek konstruksi asing, karena pasar ini menyusut dengan cepat. Generasi nuklir di luar Rusia memang sedang menurun, dan tidak ada prospek untuk keluar darinya.
Alasan utamanya sederhana: tenaga nuklir buatan Barat itu mahal. Energi pembangkit listrik tenaga nuklir buatan Rusia lebih murah, tetapi masih tidak sebanyak turbin angin barat yang baru. Ya, untuk mengimbangi ketidakkonsistenan mereka, Anda memerlukan beberapa pembangkit listrik tenaga panas berbahan bakar gas, tetapi pembangkit listrik tenaga nuklir juga membutuhkannya. Bagaimanapun, reaktor selalu memberikan output yang sama, dan orang-orang mengonsumsi lebih banyak pada siang hari daripada pada malam hari. Dengan harga yang sama dan masalah yang sama, pembeli Barat, yang selalu berada di bawah tekanan dari “hijau”, tidak akan pernah memilih pembangkit nuklir.
Inilah Pershukov dan negara bagian: kemungkinan membangun pembangkit listrik tenaga nuklir besar baru di luar negeri praktis habis. “Kita seharusnya tidak menghasilkan uang dari pasar teknologi nuklir. Semua. Itu tidak akan berhasil jika tidak,”dia mencatat dengan benar.
Tentu saja, jika Anda pertama kali meninggalkan beberapa bisnis selama satu dekade, dan kemudian mengambilnya ketika pesaing sudah memiliki teknologi yang telah dikembangkan selama bertahun-tahun, Anda tidak boleh langsung mengandalkan posisi kepemimpinan. Oleh karena itu, Rosatom mengikuti jalan yang telah ditempuh oleh Peter I dan mulai belajar yang baru (atau lebih tepatnya, yang lama, yang terlupakan dengan baik di negara kita) dari Belanda. Melalui anak perusahaan, dia menjalin kemitraan dengan Lagerwey. Pada tahun 2020, perusahaan negara berencana untuk membangun 26 pembangkit listrik tenaga angin kecil dengan 610 megawatt - dimulai di wilayah Ulyanovsk pada tahun 2018. Ya, ini kurang dari seperseratus dari input global tahunan, tetapi Rosatom belajar dari remah-remah ini. Selain itu, pada tahun 2020, direncanakan untuk melokalisasi produksi turbin angin di Rusia sebesar 65 persen.
Akan lebih sulit nanti, ketika Anda harus pergi dalam skala besar. Mustahil bisa menghasilkan turbin angin dengan total kapasitas hanya ratusan megawatt per tahun dengan untung. Ini bisnis besar, tidak akan ada harga murah tanpa produksi massal. Oleh karena itu, perlu dilakukan perluasan baik pembangunan turbin angin di negara kita maupun memasuki pasar dunia. Namun, akan sangat sulit untuk bertanding di sini.
Raksasa seperti Vestas telah menghabiskan beberapa dekade untuk menyempurnakan teknologi mereka dan membangun fasilitas yang benar-benar unik. Misalnya, pabrik untuk produksi pisau titanic puluhan ton yang terletak di pulau khusus untuk memudahkan ekspor kargo yang sulit untuk jalan darat. Di mana Rosatom akan membangun ini, dan apakah ia akan mampu mengikuti pasar turbin angin yang terus meningkat adalah sebuah pertanyaan, dan bukan pertanyaan yang mudah.
Dalam komentarnya kepada KP, perwakilan Rosatom Andrei Ivanov mencatat bahwa NovaWind, divisi Rosatom yang bertanggung jawab atas proyek-proyek dalam "energi baru", telah setuju untuk mendirikan usaha patungan dengan Lagerwey - Red Wind BV. Ini akan menangani lokalisasi produksi turbin angin di Rusia, dan lebih khusus lagi - di Volgodonsk, dekat fasilitas Rosatom yang ada. Turbin angin dengan kapasitas 2,5 dan 4,5 megawatt akan dibangun di negara kita. Secara total, Red Wind akan memasok 388 turbin angin pada tahun 2022, di mana 60 turbin pertama hanya akan dirakit di Rusia - dari komponen Lagerwey - dan baru setelah itu akan ada turbin angin "lokal" dengan dimensi yang mengesankan.
Dengan pembangkit listrik tenaga nuklir, jauh lebih mudah baginya. Bagaimanapun, mereka tidak hanya dibuat di Uni Soviet, tetapi mereka tidak berhenti membangun dan meningkatkan di negara kita. Menjadi yang pertama dalam hal apa Anda menjadi pionir jauh lebih mudah daripada di mana Anda harus belajar dari orang lain. Mari berharap raksasa negara itu akan berhasil, terutama karena ia memiliki tenaga teknik yang baik.
Angin masa depan
Mari kita hadapi itu: turbin angin tidak mungkin menjadi sumber energi utama bagi umat manusia dalam beberapa dekade mendatang. Ya, di Denmark mereka sudah memasok sebagian besar listrik, dan di AS mereka menyediakan lebih dari sekadar pembangkit listrik tenaga air. Tetapi di negara-negara yang masih banyak hari-hari cerah, energi matahari sekarang berkembang jauh lebih cepat daripada angin. Harga listrik yang diperoleh dengan bantuannya turun lebih cepat daripada harga pembangkit listrik tenaga angin. Sudah di awal tahun 2020-an, turbin angin ini akan mengambil alih produksi dan menjadi pendorong utama yang menghancurkan energi batu bara dan hidrokarbon.
Tetapi untuk negara-negara dengan wilayah utara, angin dapat memainkan peran yang berbeda - generator utama. Ini tidak mungkin terjadi di Rusia, dan bukan hanya karena di selatan Samara kita memiliki banyak sinar matahari. Lebih penting lagi, kita tidak dapat meninggalkan energi nuklir atau gas karena infrastruktur besar yang dibangun untuk mereka. Namun demikian, pada tahun 2030 turbin angin akan menjadi elemen umum di lanskap Rusia - seperti yang sekarang terjadi di Jerman atau Inggris Raya.
