Анализ влияния редкоземельных элементов на рост установленной мощности ветровых электростанций

Рост установленной мощности ветровых электростанций (ВЭС) в энергосистемах приводит к увеличению потребления полезных ископаемых, включая редкоземельные элементы (РЗЭ), необходимых для их строительства. В статье показан анализ потребления материалов для производства различных компонентов ветровых турбин. Предложен способ определения доли потребления РЗЭ при производстве ветровых турбин относительно мирового потребления. Расчет учитывает рост установленной мощности ВЭС, связанный с увеличением энергопотребления и заменой ветровых турбин по истечению срока службы. Проведенный расчет показывает, что в результате высокого удельного потребления редкоземельных элементов при производстве ветровых турбин возникают риски роста стоимости отдельных компонентов, снижения эффективности генераторов и отдельных элементов конструкции при уменьшении концентрации или замене РЗЭ и других критических элементов, а также замедления роста установленной мощности ВЭС в энергосистемах в долгосрочной перспективе. Для снижения перечисленных рисков в настоящее время проводятся разработки потрем основным направлениям: внедрение новых технологий, увеличение количества циклических нагрузок и переработка и повторное использование компонентов ветровых турбин.

Wind farms installed capacity increase in electric power system leads to a growth in consumption of minerals, including rare earth elements (REE), necessary for their production. The paper presents an analysis of materials consumption for production of various wind turbine components. A method determin proportion of REE consumption for wind turbines production relative to global consumption. The calculation takes into account increase of wind farms installed capacity associated with an energy consumption increase and wind turbines plant replacement at the end of their service life. The calculation results show, that as a result of high specific consumption of rare earth elements in the process of wind turbines production, there are risks of an increase in cost of production of different components, a decrease of generator efficiency and others eguipment due to decrease of REE and other critical elements in their concentration. In addition to the shown risks, high consumption of REE may lead to a decrease of wind farms installed capacity in energy systems in the long term. To reduce these risks, developments are currently underway in three main directions: introduction of new technologies, an increase of cyclic loads number, and the recycling and reuse of wind turbine components.