Введение

Актуальность проблемы. В своих выступлениях Президент Туркменистана Гурбангулы Бердымухамедов неоднократно подчеркивал проблему о рациональном использовании топливно-энергетических ресурсов, представляющую собой одну из глобальных мировых проблем, успешное решение которой имеет определяющее значение не только для дальнейшего развития мирового сообщества, но и для сохранения среды его обитания – биосферы. Одним из перспективных путей решения этой проблемы является применение новых энергосберегающих технологий, использующих нетрадиционные возобновляемые источники энергии [1, 11,12,19].

Несмотря на то, что современная энергетика в основном базируется на невозобновляемых источниках энергии (около 80% в мировом энергетическом балансе составляют нефть, газ и каменный уголь), интерес к возобновляемым источникам энергии (ВИЭ) неуклонно растет. Главными аргументами для использования ВИЭ являются высокая цена традиционного топлива, энергетическая безопасность для стран-импортеров нефти и газа и проблемы охраны окружающей среды.

В этой связи одной из важнейших научно-технических проблем народного хозяйства в энергетической отрасли является обеспечение геоинформационными технологиями (ГИТ) и поддержка принятия управленческих решений государственных органов в сфере планирования развития сектора энергообеспечения на основе ВИЭ. Стратегия развития энергетики для любого региона Туркменистана и вовлечение ВИЭ в его энергетический баланс напрямую зависят от имеющегося потенциала, как по отдельным видам, так и по совокупности видов ВИЭ (комплексного потенциала) [3, 8-10, 22].

Изучение неравномерностей пространственного распределения потенциала ВИЭ и выявление наиболее перспективных районов под строительство энергогенерирующих объектов в совокупности с анализом инфраструктуры в данных районах эффективно при использовании специализированных технологий геоинформационного моделирования.

В настоящее время отсутствуют исследования, посвященные вопросам применения геоинформационных технологий для выполнения пространственного моделирования потенциала возобновляемых энергоресурсов. Геоинформационные системы (ГИС) в данной предметной области используются, как правило, только для визуализации точечных результатов рассчитанных величин. Это выполняется по следующей схеме: а) рассчитываются точечные значения потенциала; б) с использованием ГИС общего назначения выполняется интерполяционное сглаживание по пространству; в) в той же ГИС общего назначения результаты визуализируются в виде карты ареалов или изолиний. Применение такой схемы оправдано при максимальной плотности исходных точечных данных, которая может быть обеспечена лишь на мелких масштабах. При работе со средними и крупными масштабами необходим другой подход. Подход, в рамках которого будут учитываться различия в плотности исходных данных параметров, влияющих на значение потенциала источников возобновляемых энергоресурсов, в частности ветроэнергоресурсов Туркменистана и каждый параметр будет рассмотрен отдельно в процессе иерархического решения поставленных задач [3, 8-10, 22].

Исходя из выше приведенных задач, автор подготовил статью, конечно, он осознает, что при написании статьи не все задуманное удалось реализовать в полном объеме. Он прекрасно понимает, что он делает первые шаги в этом направлений, поэтому имеются недостатки как в теоретическом плане, так в практической и прикладной части. Но тем не менее заложить основы вопроса использования ГИС технологий в области применения ветроэнергетики для энергообеспечения отдаленных населенных пунктов и смягчений антропогенных нагрузок на окружающую среду с помощью возобновляемых источников энергий стоит. Использованные материалы и методика подхода могут быть полезны для применения их не только в Туркменистане, но и в других странах мира.

Целью и задачей статьи является разработка ГИС, технологий и на основе ВИЭ обеспечение информационного, программного геоинформа-ционного моделирования для решения задач оценки распределения возобновляемых энергоресурсов, в частности распределения и составления карты, проектно-сметной документации для технико-экономического обоснования, использования ветроэнергетических ресурсов на территории Туркменистана.

Научная новизна. Охарактеризованы основные положительные моменты построения новой ГИС и технологии и создана основа для решения задач комплексной оценки возобновляемых ресурсов, в частности ветроэнергоресурсов и их экологического потенциала на территории Туркменистана. Впервые с применением геоинформационных технологий построены: энергетическая и экологическая карта потенциала ветроресурсов и рассчитана техническая доступность ветроэнер-гетических ресурсов для электроснабжения на территории Туркменистана.

1. Основы геоинформационные системы в области возобновляемой энергетики

ГИС – это интегрированные в единой информационной среде электронные пространственно-ориентированные изображения (карты, схемы, планы и т.п.) и базы данных (БД). В качестве БД могут использоваться теоретические расчеты, таблицы, паспорта, иллюстрации, расписания и т.п. Такая интеграция значительно расширяет возможности системы и позволяет упростить аналитические работы с координатно-привязанной информацией [3, 8-10, 22].

ГИС характеризуются следующими положительными моментами:

- наглядность представления семантической информации из БД за счет отображения взаимного пространственного расположения данных;

- увеличение информационной емкости продукта за счет связи пространственно-ориентированных изображений с семантической информацией из БД;

- улучшение структурированности информа-ции и, как следствие, повышение эффективности ее анализа и обработки.

Традиционный набор функций ГИС при работе с картой включает:

- показ карты в различных масштабах;

- выбор набора слоев информации для показа;

- зависимость внешнего вида объектов от их семантических характеристик;

- оперативное получение информации об объекте при выборе его курсором мыши;

- возможность распечатки любых фрагментов карты.

Области применения и использования ГИС – технологий. Энергетические компании широко используют ГИС для разработки проектов. Например, с использованием локальных ГИС технологий, они позволили интегрировать и в комплексе проанализировать многие лимитировали факторы, как путь и интенсивность судоходства, территории разработки нефтяных месторождений и пути прокладки нефтепроводов, маршруты миграции птиц, ограничения со стороны военных ведомств и многое другое. При оценке учитывали влияние каждого фактора, при этом обеспечили детальный анализ пригодности и экологическую чувствительность того или иного участка в процессе выбора мест для строительства энергетических объектов.

ГИС эффективны во всех областях, где осуществляется учет и управление территорией и объектами на ней. Это практически все направления деятельности органов управления и администраций: земельные ресурсы и объекты недвижимости, транспорт, инженерные коммуникации, развитие бизнеса, обеспечение правопорядка и безопасности, управление ЧС, демография, экология, здравоохранение и т.д. [3, 8-10, 22].

Интеграционные возможности ГИС поистине безграничны. Эти системы позволяют вести учет численности, структуры и распределения населения и одновременно использовать эту информацию для планирования развития социальной инфраструктуры, транспортной, энергетической сети, оптимального размещения объектов здравоохранения, противопожарных отрядов и сил правопорядка и так далее [3, 8-10, 22].

В данной работе рассмотрим создание основы ГИС и технологию службы энергообеспечения отдаленных пустынных районов и получения информации для графического построения карт, как отдельных различных животноводческих объектов, улучшения сельских жителей, их экономическую, экологическую и социальную проблемы. Отмеченные на карте области во многих случаях гораздо нагляднее отражают требуемую информацию, чем десятки страниц отчетов с таблицами.

Использование возобновляемых источников энергии имеет важное значение для обеспечения потребностей населения, промышленности и сельского хозяйства в тепловой и электрической энергии, позволяет решать энергетические, социально-экономические, экологические проблемы регионов Туркменистана, удалённых от централизованных энергосистем.

Особенности возобновляемых источников энергии. Возобновляемая энергетика характеризуется многогранностью, разнооб-разием характеризующих её критериев и составляющих. В перечне задач возникает осуществление проектов по возобновляемой энергетике (ВЭ) (помимо технологических и технических), особо выделяются проблемы оценки возможности и энергоэффективности использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) для энергоэкологообеспечения регионов [8-10, 22].

Очевидно, что при этом с одной стороны необходимы обширные массивы информации, охватывающей как природные ресурсы территории, так и экономические, экологические характеристики региона (инфраструктура энергетики, энергетические балансы, линии электропередач, наличие отраслей промыш-ленности; характеристики сельскохозяйственного производства, пастбищных животноводческих хозяйств и прочие другие.). С другой стороны, необходимо привлечь такие инструменты анализа, которые позволяли бы собирать, оперативно модернизировать и преобразовывать эти массивы данных, отображать их путем всестороннего анализа и получать на их основе обоснованные оценки и делать технологические расчеты.

Одновременно следует учитывать, что зачастую пользователя интересуют комплексные оценки по различным видам источников энергии. В конкретных регионах наиболее эффективным может стать либо использование гибридных энергоустановок, либо создание нескольких установок (станций) на различных типах энергии. В связи с комплексностью указанной проблемы, а также известной «региональностью» возобнов-ляемой энергетики, становится возможным и актуальным использование инструментария геоинформационных технологий.

Зарубежный опыт использования ГИС в возобновляемой энергетике.

В настоящий момент за рубежом имеется достаточно успешный опыт использования ГИС-технологий в области возобновляемой энергетики. Рассмотренные в ходе исследования зарубежных авторов по геоинформационным ресурсам ВЭ можно подразделить по охвату территории на: локальные; региональные; национальные; глобальные. Например: 1) Атлас возобновляемой энергетики Вермонта [3] – региональная ГИС, разработанная на основе ArcGIS 9.3.1. включает в себя детальную информацию о действующих объектах возобновляемой энергетики на территории штата Вермонт (США). 2) Созданная в Национальной лаборатории ВИЭ США (NREL USA) Renewable resources map and data [3, 8] является геоинформационной системой национального уровня. По тематической широте, объему предоставляемой информации и охвату территории данная ГИС является, по-видимому, в настоящее время наиболее представительной и развитой среди аналогичных зарубежных национальных ГИС. Открытая для свободного доступа версия в Интернет включает: динамические карты, базы данных, инструменты, позволяющие пользователю иметь доступ к картам, данным и проводить анализ ресурсов возобновляемой энергетики для определения, какие технологии наиболее жизнеспособны (конкурентоспособны) для США и других стран. 3) 3TIER RenewableEnergy [3, 9, 10] – коммерческий ГИС-продукт, который предоставляет в открытом (демонстрационном) режиме только услугу Firstlook по первичной оценке ресурсов трех источников возобновляемой энергии: ветра, солнца и водных потоков. Она позволяет сделать некоторые заключения о содержании и возможностях данного программного продукта. Оценка ветроэнергетических ресурсов основывается на данных наблюдений и результатах численного моделирования атмосферной циркуляции с учетом рельефа местности и свойств поверхности.

Таким образом, продукт, предлагаемый компанией 3TIER, характеризуется наличием постоянно обновляемой базой данных, а также возможностью пополнения ее собственными данными пользователя; инструментами анализа данных для получения на их основе новой «производной» информации, представлением результатов в виде диаграмм, графиков, карт и других визуальных объектов. Однако, отсутствие информации о методиках проведения расчетов, а также оценок точности прогноза являются весьма критичным.

Первые шаги в России сделаны с использованием ГИС в области возобновляемой энергетики ученными из МГУ Новаковским Б.А., Прасоловой А.И., Киселевой С.В., Рафико-вой Ю.Ю. и другими [8, 9].

В Туркменистане на данный момент нет аналогов зарубежным ГИС по возобновляемой энергетике. На отечественном рынке создание ГИС сдерживается дороговизной специализи-рованных программных средств, длительными сроками разработки и высокими требованиями к "компьютерной" квалификации персонала. При этом экологические вопросы на основе ВИЭ и экологические потенциалы практически не изучены, тем более ГИС и технологиями. [3, 8-10, 22].

Началом моей работы в этом направлении стала инициатива по использованию ветроэнергетических установок в пустынной зоне Каракумы. Потенциал ветроэнергетических ресурсов на территории Туркменистана огромны [10-19] и характеристическая база данных собрана, теоретически рассчитана и получены эмпирические формулы [6,11-15].

По имеющим результатам направленности выделили однокомпонентные ГИС ветроэнерге-тическую обстановку и многокомпонентные (включающие в себя несколько комбинированных ВИЭ).

По типу информации, включили в основу ГИС ВИЭ однокомпонентную, в частности ветроэнергетических ресурсов выделили следующие направления задачи:

- данные для оценки ветроэнергетических ресурсов (комплекс метеорологических, ветровых режимов, энергетического потенциала, кадастра и их особенности численность населения местности и многих других параметров);

- технические характеристики ветроэнергети-ческих установок (для расчета предполагаемой выработки электрической энергии);

- экономические предпосылки (цены на энергию от традиционных и ветроэнергетических установок (в целях сравнения энергетическую, экономическую целесообразность и возможности создания экобизнеса на основе продаже квот углеродному фонду и Всемирному баку для подержания механизма чистого развития (МЧР));

- энергетические балансы регионов (предприятия, производящие ветроэнергетичес-кую установку, инвестиции в данную область, налоговые льготы на использование ветроэнергетического ресурсов, зарплаты работников объектов на станции и т.д.);

- социальные предпосылки (решения социально-бытовых условий, потенциал рабочих места, занятость населения отгонным животноводством в пустынной зоне Каракумы и других хозяйствах. Прогноз объема выработки электроэнергии, уменьшение негативных факторов, влияющих на здоровье населения за счет снижения вредных выбросов и т.д.);

- экологические аспекты: величина снижения вредных выбросов при использовании ветровых ресурсов, снижение загрязнения окружающей среды, почвы, воды, уровня радиационного фона (выбросов криптона в районах, где использовались атомные электростанции и др.) [7-10, 12].

Исходя, из выше поставленных задач, в статье сделан упор на создание основ по использования ГИС технологий в ветроэнергетике Туркменистана.

Общие физико-географические условия Туркменистана. Туркменистан – нейтральное, независимое государство в Центральной Азии, расположена между 35^о 08′ и 42^о 48′ северной широты и 52^о 27′ и 66^о 41′ восточной долготы, севернее гор Копетдага, между Каспийским морем на западе и рекой Амударья на востоке. Протяженность с запада на восток – 1110 км, с юга на север – 650 км. Площадь государства – 491,2 тыс. кв.км. На севере он граничит с Казахстаном и на севере и юго-востоке с Узбекистаном, на юге — с Ираном и Аф­ганистаном [1-2, 11, 12, 19].

Туркменистан обладает высоким энергетическим потенциалом. Строительство 1 км линий электропередач (ЛЭП) обходится государству в 18–25 тыс. долл. США, что экономически не целесообразно, поэтому одним из перспективных, направление обеспечения энергией отдаленных населенных пунктов страны, является использование возобновляемых источников энергии. По изученным данным на территории Туркменистана энергетический потенциал ВИЭ огромен и составляет: Солнца – 4·10¹⁵ кДж или 1.4 ·10⁹ т у.т. в год; ветра – 640 ·10⁹ кВт ч в год; геотермальных вод – 2,5 млн. т у.т в год, кроме того еще достаточно энергии биомассы и малых рек.

Принятие решений использования ГИС и технологий на основе ветровой энергии в разработке, составлении проектно-сметной документации, необходимо технико-экономическое обоснование для проектирования в строительстве энергетических объектов. Для этого нужны различного рода географическое месторасположение, энергетические ресурсы и создание базы данных с соответствующими потенциалами [10-15, 19].

Создание современной инфраструктуры на основе инновационных технологий и повышение роста сельскохозяйственного производства в пустынной зоне является одним из приоритетных направлений социально-экономического развития Туркменистана на долгосрочную перспективу [1].

Ветровой режим и его особенности в Туркменистане. Ветер на различных высотах в атмосфере Земли для каждой точки ее поверхности характеризуются его скоростью, которая, строго говоря, является случайной переменной в пространстве и времени, зависящей от многих факторов местности, сезона года и погодных условий. Все процессы, напрямую связанные с использованием текущего значения скорости ветра, в частности, производство электроэнергии в ветроэлектрических установках, имеют сложный характер, так что их характеристики обладают статистическим разбросом и неопределенностью средних ожидаемых значений.

Климат Туркменистана резко континентальный с короткой, довольно холодной зимой и сухим жарким продолжительным летом.

Для холодного периода рассматриваемой территории наиболее ха­рактерна юго-западная периферия сибирского антициклона, а также выходы с юга южно-каспийских и мургабских циклонов. В январе на побережье Каспийского моря наблюдаются преимущественно восточные ветры, вызванные в силу муссонной циркуляции смеще­нием воздуха с холодной суши на более теплое море (повторяемость 30-40%). В Центральных Каракумах наиболее часты восточные и северовосточные ветры (повторяемость 25-35%), обусловленные в основном юго-западной периферией сибирского антициклона, а также выходом южно-каспийских циклонов. По крайнему юго-востоку Туркменистана в это время года наблюдаются преимущественно юго-восточные и северо-западные потоки воздуха (повторяемость 15-25%) [2, 10-14, 19].

2. Основные этапы создания ГИС карты ветропотенциала Туркменистана

Для создания основы ГИС карты ветроэнергетического потенциала проделан целый ряд научно-исследовательских работ: математические операции и расчеты ветропотенциала; экспериментальное распре-деление скорости и распределение Вейбулла; временные зависимости средней скорости ветра; распределения удельной мощности ветрового потока на территории Туркменистана; модель постоянного коэффициента полезного действия выхода ветроэлектрической установки на расчетный режим и многие другие расчеты, которые приведены в моих научных трудах [5, 12-21].

Распределение удельной мощности ветрового потока на территории Туркменистана. Для фонового районирования равнинных территорий по удельной мощности ветрового потока используются данные метеостанций, расположенных в открытой местности на плоских или выпуклых формах рельефа (классы открытости по Милевскому – 6б и выше). В соответствии с этим принципом для районирования для Туркменистана было отобрано около 72 метеостанций и выведены районы, соответствующие следующим шести диапазонам удельной мощности ветра, Вт/м², на высоте 10 м: 1) <75, 2) 75-125, 3) 125-250, 4) 250-500, 5) 500-1000, 6) 1000-1500. Составление карты ветроэнергетического потенциала позволяет определить удельную ветровую энергию на ровной открытой местности. Если же ставить целью размещение ветроэлектрических установок в энергетически более благоприятных условиях, например, на верхних частях склона, то следует ввести поправки, учитывающие форму рельефа местности [4, 11-19, 21].

Валовый потенциал ветровой энергии. Валовый (теоретический) потенциал ветровой энергии региона – это среднемноголетняя суммарная ветровая энергия движения воздушных масс над данной территорией в течение одного года, которая доступна для использования.

Полное использование энергии ветра на высоте осуществляется ветроэнергетической системой, в которой роды ветроэнергетических установок, ориентированных перпендикулярно направлению ветра, отстоят друг от друга на расстоянии, так что полная ветровая энергия, захватываемая установками на площади территории м² в год – результат расчета энергии ветра. Например, для острова Кызыл-Су на побережье Каспийского моря равен 0,623 10⁶ кВт* ч/(м² * год) [4, 11-19].

Технический потенциал ветровой энергии. Технический потенциал ветровой энергии региона – это суммарная электрическая энергия, которая может быть получена в регионе от использования валового потенциала ветровой энергии при современном уровне развития технических средств и соблюдении экологических ограничений. Технический потенциал для острова Кызыл-Су составляет: 9,8 10⁴кВт ч/ год [13, 14].

Технический и энергетический потенциал с удельным расчетом мощности, энергией ветрового потока и с использованием экспериментальных результатов повторяемости скорости ветра на высоте 10 м, представлен на рисунке 1.

Экономический потенциал ветровой энергии. Экономический потенциал ветровой энергии региона – это величина годового поступления электрической энергии в регионе от использования ветроэлектрических установок, получение которой экономически оправдано при существующем уровне цен на производство, транспортировку, потребление энергии, топлива и соблюдении экологических норм. Экономический потенциал региона представляет сумму экономических потенциалов составляющих его зон [11-19].

Удельная стоимость установленной мощности ветроэлектрических станций, подключенных к энергосистемам, уменьшилась в 4 раза с 4000 долл./кВт до 1000 долл./кВт. Экономическая эффективность, стоимость вырабатываемой электроэнергии и установленной мощности, а также срок окупаемости и службы ветроэлектрических установок представлены на рисунке 2.

Рис. 1. Ветроэнергетические ресурсы Туркменистана

1 – районы, где энергия воздушного потока с 90%-ной обеспеченностью составит менее 100 кВтч/м² в год; 2 – от 100 до 200; 3 – от 200 до 400; 4 – от 400 до 600; 5 – от 600 до 800; 6 – от 800 до 1000; 7 – более 1000

Fig. 1. Wind power resources of Turkmenistan

1 - areas where the energy of an air stream with 90 % supply will make less than 100 kWh /m² in a year; 2 – from 100 to 200; 3 - from 200 to 400; 4 – from 400 to 600; 5 – from 600 to 800; 6 – from 800 to 1000; 7 – over 1000

Срок окупаемости ветроэлектрической установки, определенным по выше изложенным результатам, для острова Кызыл-Су равен 2,3 годам.

На рисунке 2 представлены графики изменения стоимости вырабатываемой электроэнергии и установленной мощности зарубежных сетевых ветроэлектрических станций по годам. В 1996 г. стоимость электроэнергии составляла менее 5 цент/(кВт ч) и была сравнима со стоимостью энергии, получаемой при использовании традиционных топлив. Более того, в настоящее время, например, в Дании стоимость электроэнергии от ветроэлектрических станций меньше, чем от электростанций на угле.

За тот же 15-летний период удельная стоимость установленной мощности ветроэлектрических станций, подключенных к энергосистемам, уменьшилась в 4 раза с 4000 долл./кВт до 1000 долл./кВт.

Стоимость установленной мощности возобновляемых источников энергии для конкретного региона, в том числе ветроэлектрических установок, включает в стоимость производства соответствующее оборудование, расходы по его транспортировке на место установки и стоимость строительства. Определение стоимости установки, а также ресурса ее работы в натурных условиях, позволяют установить стоимость вырабаты-ваемой полезной энергии и дают возможность произвести сравнительный анализ с другими источниками энергии, в первую очередь с традиционными. Тем самым можно определить экономическую целесообразность и эффектив-ность использования иного вида возобновляемых источников энергии в данном регионе страны.

Рис. 2. Изменение скорости ветра и удельная стоимость электроэнергии

Fig. 2. Change of wind speed and specific cost of the electric power

Одной из форм учета влияния вводимых источников энергии на экологию региона может быть введение в удельную стоимость получаемой энергии регионального экологического фактора источника, учитывающего относительные расходы на компенсацию вредных последствий ввода единицы энергии того или иного источника в регионе. Если удельная стоимость источника энергии в производстве, то удельная стоимость с учетом коэффициент регионального экологического фактора, причем коэффициент регионального экологического фактора >1 для источника, приводящего к ухудшению экологической обстановки в регионе, и коэффициент регионального экологического фактора <1 – для источника, улучшающего экологическую обстановку в регионе; для одного и того же источника в различных регионах может изменять величину, становиться больше или меньше единицы [11-19].

Как видно из рисунка 3 ожидаемые сокращение выбросов различных вредных веществ в окружающую среду в Туркменистане при средней годовой выработке ветровой энергии 300 Вт/м² с удельной мощностью на 1 кв.м и при эквиваленте расхода топлива – 0,12 Кг/год, то сокращение загрязняющих веществ составит: SO₂–2.5 кг/год; NO_x –1,4 кг/год; CO-0,2 кг/год; CH₄ –0,4 кг/год; CO₂ –191,8 кг/год; твердых веществ – 0,3 кг/год.

Таким образом, с учетом региональных факторов стоимости топлива и регионального экологического фактора срок окупаемости и экономический эффект использования ветроэлектрической установки в общем случае определяются включением коэффициента регионального экологического фактора. На рис. 3 представлена гистограмма, а в таблице 1 значения экологического потенциала ветроустановки вырабатываемой энергии 100 и более 1000 Вт/м² и возможность сокращения загрязняющих веществ от выработки с одного квадратного метра ветрового потока [13,14].

Рис.3. Гистограмма экологического потенциала выработки ветроэнергии 300 Вт и 900 Вт с 1 м²

Fig. 3. The histogram of ecological potential of the development of wind power of 300 W and 900 W with 1 m²

Конечной задачей разработанной ГИС технологии является формирование доброжелательной информационной среды для пользователя – наглядная экологическая карта.

Информационно-экологическая картографи-ческая среда сформировалась в результате созданных баз данных и математических расчетов приведенных на рисунке 4 и модифицировалась в процессе опытной эксплуатации, в соответствии с уточняющимися требованиями разработана приведенная экологическая карта.

Экологический потенциал от ветроэнергетических ресурсов с квадратного метра в Туркменистане

Table 1

Ecological potential of wind power resources from a square metre in Turkmenistan

Рис. 4. ГИС экологическая карта сокращения СН4 и СО2 от ветроэнергетических ресурсов в Туркменистане с квадратного метра. 1 – районы, где энергия воздушного потока с 90%-ной обеспеченностью и сокращения СО2 составит менее 0,000122 и 0,063953 т/ в год; 2 – от 0,000122 и 0,063953 до 0,000244 и 0,127907; 3 – от 0,000366 и 0,19186 до0,000488 и 0,255814;4 – от 0,000488 и 0,255814 до 0,000733 и 0,383721; 5 – от 0,000733 и 0,383721 до 0,001099 и 0,575581; 6 – от 0,001099 и 0,575581 до 0,001221 и 0,639535; 7 – более 0,001221 и 0,639535 .

Fig. 4. The GIS ecological map of reduction of СН4 and СО2 from wind power resources in Turkmenistan from a square metre. 1 – areas where the energy of an air stream with 90 % supply and reduction of СО2 will make less than 0.000122 and 0.063953 tn a year; 2 – from 0.000122 and 0.063953 to 0.000244 and 0.127907; 3 – from 0.000366 and 0.19186 to 0.000488 and 0.255814; 4 – from 0.000488 and 0.255814 to 0.000733 and 0.383721; 5 – from 0.000733 and 0.383721 to 0.001099 and 0.575581; 6 – from 0.001099 and 0.575581 to 0.001221 and 0.639535; 7 – more than 0.001221 and 0.639535

В результате математической обработки фактических материалов по 72 МС Туркменистана были вычислены статистические характеристики эмпирических распределений скорости ветра и по ним найдены уравнения 3-х типовых режимов повторяемости скорости ветра:

Режим повторяемости скорости ветра, характерный для побережья Каспийского моря (Хазар, Карабогазгол) может быть представлен зависимости в промилях (%):

                                                                 (1)

Режим повторяемости скорости ветра на равнинной территорий пустыни Каракумы:

                                                             (2)

Режим повторяемости скорости ветра в юго-восточной части Туркменистана (Бадхыза, верховьях Амударьи):

                                                           (3)

Из уравнений (1-3) для всех трех типов вычислены повторяемости для  от 2,0 до 8,0 м/с через 0,2 м/с и получены значения в целых промилях для каждой скорости ветра  от 0 до 25 м/с.

Заключение. Стремление человечества к улучшению условий жизни начинает приводить к изменению среды обитания. В то же самое время ответ на вызовы последних десятилетий лежит, что называется, на поверхности. Мы достигли того уровня знаний, когда энергию, столь необходимую для сбалансированного существования и движения вперед, можно добывать без нанесения вреда окружающему нас миру, и использовать с гораздо большей эффективностью, чем это делается сегодня. Говоря языком экономики, человечество может и должно честно и ответственно делить мировой экологический рынок со всеми видами и формами жизни на Земле. Вопросы развития возобновляемых источников энергии актуальны и для Туркменистана, вступившего в стадию модернизации и инновационного роста.

Наиболее перспективными для размещения ветроэнергетических установок для страны является побережье Каспийского моря и участки их шельфов. Так как на шельфах морей удельная мощность ветрового потока достигает более 1000 Вт/м², а на побережьях 500-1000 Вт/м², в то время как на удалений от побережий и в глубинных районах страны удельная мощность ветрового потока составляет 100-500 Вт/м².

Из рассмотренных вышеизложенных позиций можно сделать следующие выводы:

1.    В соответствии с разработанными ГИС технологиями и составленной экологической ветропотенциала картой и методическим подходом получены оценки эколого-экономической эффективности внедрения "новых" проектов по сокращению выбросов СО2. Приведенные результаты в таблицах и рисунках позволят оценить конкурентоспособность рассмотренных проектов по составлению проектно-сметную документацию для технико-экономического обоснования (ТЭО), а также относительно продажи квот в регионе и проранжировать их по степени привлека-тельности для инвесторов, заинтересованных в получении квот по сокращению выбросов для экологического бизнеса.

2.    Представленные эмпирические расчеты (1-3), составленная карта экоэнергетических ресурсов использования ветроэнергетических установок на территории Туркменистана, будут эффективным, доступным средством энергосбережения и обеспечение экологической безопасности окружающей среды местности.

3.    При средней годовой выработке ветровой энергии 900 Вт/м² с удельной мощностью на 1 кв.м и при эквиваленте расхода топлива – 0,36 кг/год, сокращение вредных выбросов составит: SO₂ –7.5 кг/год ; NO_x – 4,1 кг/год; CO – 0,6 кг/год; CH₄– 1,2 кг/год; CO₂ –575,2 кг/год; твердых веществ – 0,9 кг/год см.

Составленная ветроэнергетическая карта дает количественную оценку ветроэнерго-распределения ресурсов; используя ее, можно подсчитать энергетические, экономические ресурсы пастбищных районов на территории Туркменистана. Например, годовой экономический эффект от комбинированного использования гелиоветроэнергетических систем теплохладоснабжения дома в сельской местности площадью 150 м² составит 0.4 тыс. долларов и сэкономит на душу внесения 180-200 кг.у.т. За счет ветроагрегата можно удовлетворить от 40%-85% энергопотребления.