alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2018.16-18.039-054alternative-1413Research ArticleВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА. СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКАРазработка веб-атласа доступной энергии волн и ветра прибрежной зоны морей России: информационное и картографическое обеспечение (на примере Чёрного моря)Development of Web-Atlas of Available Wind and Wave Energy in the Coastal Zones of the Russian Seas: Information and Cartographic Support (on the Example of the Black Sea)МысленковС. А.MyslenkovS. A.

Станислав Александрович  Мысленков - кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник кафедры океанологии географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

Д. 1, Ленинские горы, Москва, 119991, тел.: +7(495)939-42-57; д. 36, Нахимовский проспект, Москва, 117997, тел.: +7(499)124-59-96; д. 11-13, Большой Предтеченский переулок, Москва, 123242, тел.: +7(499) 252-34-48

Stanislav Myslenkov - Ph. D. in Physics and Mathematics, Senior Researcher at Department of Oceanology, Faculty of Geography, MSU.

1 Leninskie Gori, Moscow, 119991, tel: +7(495)939 42 57; 36 Nakhimovski Av., Moscow, 117997, tel.: +7(499) 124 59 96; 11-13 B. Predtechensky Av., Moscow, 123242, tel.: +7 (499)252 34 48

k_sophia_v@mail.ruСамсоновТ. Е.SamsonovT. E.

Тимофей Евгеньевич  Самсонов - кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник кафедры картографии и геоинформатики географического факультета.

Д. 1, Ленинские горы, Москва, 119991, тел.: +7(495)939-42-57

Timofey Samsonov - Ph.D. in Geography, Leading Researcher, Department of Cartography and Geoinformatics, Faculty of Geography, MSU.

1 Leninskie Gori, Moscow, 119991, tel: +7(495)939 42 57

k_sophia_v@mail.ruКиселеваС. В.KiselevaS. V.

Софья Валентиновна Киселева - кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории возобновляемых источников энергии географического факультета.

Д. 1, Ленинские горы, Москва, 119991, тел.: +7(495)939-42-57

Sofia Kiseleva - Ph. D. in Physics and Mathematics, Senior Researcher at Renewable Energy Sources Laboratory, Faculty of Geography).

1 Leninskie Gori, Moscow, 119991, tel: +7(495)939 42 57

k_sophia_v@mail.ruАрхипкинВ. С.ArkhipkinV. S.

Виктор Семенович Архипкин - кандидат географических наук, доцент кафедры океанологии географического факультета.

Д. 1, Ленинские горы, Москва, 119991, тел.: +7(495)939-42-57

Victor Arkhipkin - Ph.D. in Geography, Assistant Professor at Department of Oceanology, Faculty of Geography, MSU.

1 Leninskie Gori, Moscow, 119991, tel: +7(495)939 42 57

k_sophia_v@mail.ruШестаковаА. А.ShestakovaA. A.

Анна Андреевна Шестакова - кандидат географических наук, инженер.

Д. 3, Пыжевский пер., Москва, 119017, тел.: +7 (495) 951-55-65

Anna Shestakova - Ph.D. in Geography, Engineer, Obukhov Institute of Atmospheric Physics.

3 Pyzhyovskiy pereulok, Moscow, 119017, tel.: +7 (495) 951 55 65

УмновП. М.UmnovP. M.

Павел Михайлович Умнов - начальник отдела ИТ географического факультета

Д. 1, Ленинские горы, Москва, 119991, тел.: +7(495)939-42-57

Pavel Umnov - Head of IT Department, Faculty of Geography, MSU.

1 Leninskie Gori, Moscow, 119991, tel: +7(495)939 42 57

k_sophia_v@mail.ruМГУ имени М.В.Ломоносова; ФГБУ Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН; Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской ФедерацииРоссияLomonosov Moscow State University; P.P. Shirshov Institute of Oceanology of the Russian Academy of Sciences (IO RAS); Hydrometeorological Research Centre of the Russian Federation, Marine Forecast DivisionRussian FederationМГУ имени М.В.ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationИФА им. А.М. Обухова РАНРоссияA.M.Obukhov Institute of Atmospheric Physics Russian Academy of SciencesRussian FederationМГУ имени М.В.ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State University, Faculty of GeographyRussian Federation201811092018016-183954Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20182018Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/1413

Согласно ранее проведенным оценкам, побережья России обладают высоким потенциалом волновой и ветровой энергии. При этом использование нескольких видов возобновляемых источников энергии (ВИЭ) позволяет преодолеть присущий им недостаток – неоднородность во времени потока энергии. В настоящее время за рубежом и в России при оценке потенциала ветровых и волновых ресурсов широко используются результаты спутниковых наблюдений, математическое моделирование и данные реанализов. На этой основе разрабатываются карты, атласы, базы данных и иные информационные ресурсы (как в печатной, так и в электронной форме) для проектирования, математического моделирования производительности энергетических станций и установок на ВИЭ, в том числе гибридных.

В статье приведены результаты первого этапа разработки веб-атласа волновой и ветровой энергии для прибрежной зоны морей РФ. Задачи данного этапа связаны с проработкой информационного и картографического обеспечения атласа. Представлены методы расчета волновых и ветровых характеристик (спектральная волновая модель SWAN) и источники данных – реанализы скорости ветра NCEP/CFSR и NCEP/CFSv2 за периоды 1979–2010 гг. и 2011–2016 гг. В качестве характеристик энергетического потенциала рассчитаны и проанализированы среднемноголетние значения высоты значительных волн, длины и периода волн, потока волновой энергии, обеспеченности, а также средняя удельная мощность ветрового потока.

According to earlier estimates, the Russian coasts have a high potential of wave and wind energy. At the same time, the use of several types of renewable energy sources (RES) allows us to overcome the inherent drawback–the inhomogeneity in time of the energy flow. Nowadays in Russia and abroad, the results of satellite observations, mathematical modeling and reanalysis data are widely used to assess the potential of wind and wave resources. The maps, the atlases, the databases and other information resources (both printed and electronic) are developed for use in the design, mathematical modeling of the power plants performance on the base of RES including hybrid ones.

возобновляемые источники энергииволновая энергияветровая энергиягеоинформационная системавеб-атласспектральная волновая модель SWANреанализЧерное морегеоинформационное моделированиеrenewable energy sourceswave energywind energygeoinformation systemWeb AtlasSWAN spectral wave modelreanalysisBlack Seageoinformation modelingРФФИ, проект №1608-00829; Всероссийская общественная организация «Русское географическое общество» договор №20/2017/РГО-РФФИ (проект РФФИ № 17-05-41153)Russian Foundation for Basic Research (grant No. 16-08-00829); All-Russian public organization “Russian Geographical Society”, agreement №20/2017/RGS-RFBR ((grant RFBR No. 17-05-41153)ReferencesПопель, О.С. Возобновляемая энергетика в современном мире: учебное пособие / О.С. Попель, В.Е. Фортов – М.: Издательский дом МЭИ, 2015. − 450 c.Popel O.S., Fortov V.E. Renewable energy in the modern world: a tutorial (Vozobnovlyaemaya ehnergetika v sovremennom mire: uchebnoe posobie). Moscow: Publishing house MEI, 2015, 450 p. (in Russ.).Горлов А.А. Научная и экспериментальная инфраструктура развития морских ВИЭ [Текст] / А.А. Горлов // Энергия: экономика, техника, экология. − 2017. − № 4. − С. 21–31.Gorlov A.A. Scientific and experimental infrastructure for development of marine renewable energy (Nauchnaya i eksperimental'naya infrastruktura razvitiya morskikh VIE). Energiya: ekonomika, tekhnika, ekologiya, 2017;(4)21–31(in Russ.).Минин, В.А. Перспективы освоения нетрадиционных и возобновляемых источников энергии на Кольском полуострове / В.А. Минин, Г.С. Дмитриев. – Мурманск, 2007. – С. 58–67.Minin V. A. Prospects for development of nontraditional and renewable energy sources on the Kola Peninsula (Perspektivy osvoeniya netraditsionnykh i vozobnovlyaemykh istochnikov ehnergii na Kol'skom poluostrove). Murmansk, 2007, pp. 58–67 (in Russ.).Мысленков С.А. Сезонная и межгодовая изменчивость потока волновой энергии в Баренцевом море [Текст] /С.А. Мысленков // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2017. – № 19–21. – С. 36–48.Myslenkov S.A., Stolyarova E.V., MarkinaM.Yu., Kiseleva S.V., Arkhipkin V.S., Gorlov A.A., Umnov P.M. Seasonal and interannual variability of the wave energy flux in the Barents Sea (Sezonnaya i mezhgodovaya izmenchivost' potoka volnovoj ehnergii v Barencevom more). International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2017;19– 21:36–48 (in Russ.).Борисенко М.М. Атласы ветрового и солнечного климатов России / М.М. Борисенко, В.В. Стадник.– СПб: Изд-во ГГО им. А.И.Воейкова, 1997.Borisenko M.M., Stadnik V.V. Atlases of wind and solar climates in Russia (Atlasy vetrovogo i solnechnogo klimatov Rossii). SPb.: Izd-vo GGO named after AI Voeikov, 1997 (in Russ.).Атлас ветров России / А.Н.Старков [и др.] – М.: Можайск-Терра, 2000. – 551 с.The Atlas of the Winds of Russia (Atlas vetrov Rossii) / A.N. Starkov, L.Landberg, P.P. Bezrukhikh, M.M. Borisenko; Ministry of Fuel and Energy of Russia, National Lab. Riso (Denmark). Ros.-Dat. Institute of Energy Efficiency. Moscow: Mozhaisk-Terra, 2000, 551 p. (in Russ.).Николаев В.Г. Национальный кадастр ветроэнергетических ресурсов России и методические основы их определения. / В.Г. Николаев, С.В. Ганага, Ю.И. Кудряшов – М.: Атмограф», 2008. – 596 с.Nikolaev V.G., Ganaga S.V., KudryashovYu.I. National cadastre of wind power resources of Russia andАтлас ресурсов солнечной энергии на территории России / О.С. Попель [и др.] – М.: Изд-во МФТИ, 2010. – 83 c.methodical bases of their definition (Nacional'nyj kadastr vetroehnergeticheskih resursov Rossii I metodicheskie osnovy ih opredeleniya). Moscow: “Atmograph” Publ., 2008. 596 p. (in Russ.).Игнатьев С.Г. Анализ современной методологии определения энергетических характеристик ветра [Текст] / С.Г. Игнатьев // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2013. – № 12. – С. 22–34.Popel O.S., Frid S.E., KolomietsYu.G., Kiseleva S.V., Terekhova E.N. Atlas of solar energy resources in Russia (Atlas resursov solnechnoj ehnergii na territorii Rossii). Moscow: Publishing House of MIPT, 2010, 83 p. (in Russ.).Overview of European Innovation Activities in Marine Energy Technology. – Joint Research Centre Scientific and Policy Reports. – 2013. – Report EUR 26342 EN.Ignatiev S.G. Analysis of the modern methodology for determining the energy characteristics of wind (Analiz sovremennoj metodologi i opredeleniya ehnergeticheskih harakteristik vetra). International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2013;12:22–34 (in Russ.).Progress in Renewable Energies Offshore: Proceedings of the 2nd International Conference on Renewable Energies Offshore (RENEW2016), Lisbon, Portugal, 24–26 October 2016.– CRC Press Book.Overview of European Innovation Activities in Marine Energy Technology. Joint Research Centre Scientific and Policy Reports, 2013), Report EUR 26342 EN.Атлас ресурсов возобновляемой энергии на территории России: научное издание / Т.И. Андреенко [и др.] – М.: РХТУ им. Д.И.Менделеева, 2015. – 160 с.Progress in Renewable Energies Offshore: Proceedings of the 2nd International Conference on Renewable Energies Offshore (RENEW2016), Lisbon, Portugal, 24–26 October 2016. CRC Press Book.Arctic Renewable Energy Atlas. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.rcinet.ca/eye-onthe-arctic/2016/06/08/focus-on-green-energy-in-the-arctic. – Заглавие с экрана. – (Дата обращения: 24.04.18).Atlas of Renewable Energy Resources on the Territory and Russia: scientific edition (Atlas resursov vozobnovlyaemoj ehnergii na territoriii Rossii: nauchnoe izdanie): Andreenko T.I., Gabderakhmanova T.S., Danilova O.V. [et al.]. RCTU D. I. Mendeleyev. Moscow, 2015, 160 p. (in Russ.).Booij, N. A third generation wave model for coastal regions: 1. Model description and validation / N. Booij, R.C. Ris, L.H. Holthuijsen // Journal of Geophys ical Research: Oceans. – 1999. – Vol. 104. – No. C4. – P. 7649–7666.Project site Arctic Renewable Energy Atlas [Eresource]. Available on: http://www.rcinet.ca/eye-onthe-arctic/2016/06/08/focus-on-green-energy-in-thearctic/ (04.24.18.).Gippius, F. Wave climate of the black sea's coastal waters during the last three decades / F. Gippius [et al.] // Managing risks to coastal regions and communities in a changing world. EMECS'11 – Seacoasts XXVI. Proceedings of International Conference. St. Petersburg, 2016. – P. 395–402.Booij N., Ris R.C., Holthuijsen L.H. A third generation wave model for coastal regions: 1. Model description and validation. Journal of Geophysical Research: Oceans, 1999;104(C4):7649–7666.Myslenkov, S. Сomparing wave heights simulated in the Black Sea by the swan model with satellite data and direct wave measurements / S. Myslenkov, A. Chernyshova // Russian Journal of Earth Sciences. – 2016. – Vol. 16. – No. 5. – P. 1–12.Gippius F., Myslenkov S., Stoliarova E., Arkhipkin V. Wave climate of the black sea's coastal waters during the last three decades. In: Managing risks to coastal regions and communities in a changing world. EMECS'11 – Seacoasts XXVI. Proceedings of International Conference. St. Petersburg, 2016, pp. 395–402.Мысленков С.А. Cистема прогноза ветрового волнения в Черном море с детализацией в шельфовых зонах [Текст/] / С.А. Мысленков, Е.В. Столярова, В.С. Архипкин // Результаты испытания новых и усовершенствованных технологий, моделей и методов гидрометеорологических прогнозов. – 2017. – № 44. – С. 126–135.Myslenkov S., Chernyshova A. Сomparing wave heights simulated in the Black Sea by the swan model with satellite data and direct wave measurements. Russian Journal of Earth Sciences, 2016;16(5):1–12.Мысленков С.А. Прогноз ветрового волнения в Черном море с использованием прогностических полей ветра различного пространственного разрешения [Текст] / С.А. Мысленков, Е.В. Столярова // Труды Гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российской Федерации. – 2016. – № 362. – С. 55–65.Myslenkov S.A., Stolyarova E.V., Arkhipkin V.S. Wind wave forecasting system in the Black Sea with details in the shelf zones (Sistema prognozavetrovogovolneniya v CHernom more s detalizaciej v shel'fovyhzonah). Results of testing new and improved technologies, models and methods of hydrometeorological forecasts, 2017;44: 126–135 (in Russ.).Архипкин В.С.Оценка потенциала волновой энергии прибрежной акватории полуострова Крым [Текст] / В.С.Архипкин [и др.]// Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2015. – № 20. – С. 25–35.Myslenkov S.A., Stolyarova E.V. Forecast of wind waves in the Black Sea using predictive wind fields of different spatial resolution (Prognoz vetrovogo volneniya v Chernom more s ispol'zovaniem prognosticheskih polej vetra razlichnogo prostranstvennogo razresheniya). Proceedings of the Hydrometeorological Research Center of the Russian Federation, 2016;362:55–65 (in Russ.).Киселева С.В. Оценка ветроэнергетического потенциала черноморского побережья Кавказа с использованием реанализа CFSR [Текст] / С.В. Киселева [и др.] // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2016. – № 15–18. – С. 75–85.Arkhipkin V.S., Vaskov A.G., Kiseleva S.V., Myslenkov S.A., Temeyev S.A. Temeyev A.A., Umnov P.M. Estimation of the wave energy potential of the coastal water area of the Crimea peninsula (Ocenka potenciala volnovoj ehnergii pribrezhnoj akvatorii poluostrovaKrym). International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2015:20:25– 35 (in Russ.).Lee, S. Scattered Data Interpolation with Multilevel B-Splines / S. Lee, G. Wolberg, S.Y. Shin // IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics. – 1997. – Vol. 3. – No. 3. – P. 228–244.Kiseleva S.V., Shestakova A.A., Toropov P.A., Myslenkov S.A. Assessment of the wind energy potential of the Black Sea coast of the Caucasus using the CFSR reanalysis (Ocenka vetroehnergeticheskogo potenciala chernomorskogo poberezh'ya Kavkaza s ispol'zovaniemreanaliza CFSR). International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2016;15–18:75–85 (in Russ.).Котельников В. А. О пропускной способности «эфира» и проволоки в электросвязи [Текст] / В.А. Котельников // Успехи физических наук. – 2006. – № 7. – С. 762–770.Lee S., Wolberg G., Shin S.Y. Scattered Data Interpolation with Multilevel B-Splines. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 1997;3(3):228–244Препарата Ф. Вычислительная геометрия: Введение / Ф. Препарата, М. Шеймос – М.: Мир, 1989. – С. 295.Kotelnikov V.A. On the capacity of “ether” and wire in telecommunications (O propusknoj sposobnosti «ehfira» I provoloki v ehlektrosvyazi). Uspekhi Fizicheskikh Nauk: Zhurnal, 2006;7:762–770 (in Russ.).Open Geospatial Consortium (OGS). [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.opengeospatial.org/standards/sld. – (Дата обращения: 22.04.18).Preparata F., Sheimos M. Computational geometry: Introduction (Vychislitel'nayageometriya: Vvedenie). Moscow: Mir Publ., 1989, p. 295 (in Russ.).Harrower M.A., Brewer C.A. ColorBrewer.org: An Online Tool for Selecting Color Schemes for Maps / M.A. Harrower, C.A. Brewer // The Cartographic Journal. – 2003. – Vol. 40. – No. 1. – P. 27–37.Web site Open Geospatial Consortium (OGS) [E-resource]. Available on: http://www.opengeospatial.org/standards/sld (04.22.18).PostgreSQL. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.postgresql.org/. – (Дата обращения: 18.04.18.Harrower M.A., Brewer C.A., 2003, ColorBrewer.org: An Online Tool for Selecting Color Schemes for Maps. The Cartographic Journal, 2003;40(1):27–37.Haerder, T. Principles of transaction-oriented database recovery / T. Haerder, A. Reuter //ACM Computing Surveys. – 1983. – Vol. 15. – No. 4. – P. 287; doi:10.1145/289.291.Web site PostgreSQL [E-resource]. Available on: https://www.postgresql.org/ (04.18.18.).GeoServer. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://geoserver.org. – (Дата обращения 15.04.18).Haerder, T.; Reuter, A. (1983). Principles of transaction-oriented database recovery. ACM Computing Surveys, 1983;15(4):287; doi:10.1145/289.291OpenLayers. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://openlayers.org. – (Дата обращения: 22.04.18).Web site GeoServer [E-resource]. Available on: http://geoserver.org (04.15.18.). [29] Web site OpenLayers [E-resource]. Available on: http://openlayers.org (04.22.18.).NaturalEarth [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.naturalearthdata.com. – (Дата обращения: 25.04.18).Web site NaturalEarth [E-resource]. Available on: http://www.naturalearthdata.com (04.25.18.).Web-atlas of wind and wave available energy in the coastal zones of the Russian Seas [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.researchgate.net/project/Web-atlas-of-windand-wave-available-energy-in-the-coastal-zones-of-theRussian-SeasWeb-atlas of wind and wave available energy in the coastal zones of the Russian Seas [E-resource]. Available on: https://www.researchgate.net/project/Webatlas-of-wind-and-wave-available-energy-in-the-coastalzones-of-the-Russian-Seas

The authors declare that there are no conflicts of interest present.