Новые успехи ветроэнергетики

Российский год двум часам в Китае равен

За свою многовековую историю ветроэнергетика претерпела удивительную метаморфозу. Из первых и основных открытий человечества она превратилась в альтернативные источники энергии, то есть из лидеров прошла, как бы, путь деградации и ушла на второй план энергетики. Причиной тому — открытие полезных ископаемых – нефти, газа, угля. Нет в мире такой отрасли, которая испытала бы за много веков своё второе рождение и вновь становится одним из основных источников, дающих людям тепло, свет, жизнь. И соперником традиционным видам энергетики.

Например, Швеция через 5-6 лет поставила для себя цель отказаться от грязных углеродистых продуктов и внедрить возобновляемые источники энергии. На более отдалённые сроки намечено отказаться от угля, нефти и газа в Исландии, в ближайшее десятилетие Бразилия намечает переоборудовать весь транспорт для работы на этаноле, который вырабатывают из сахарного тростника, которого в стране хоть пруд пруди.

Решительный курс на использование ветроэнергетики взяли в Германии, Испании, Китае. Учёные этих стран пришли к выводу, что возможности ветроэнергетики необъятно огромны и они превышают современную мировую потребность в энергии по меньшей мере раз в пять. Не случайно ветровая энергетика рванула вперёд и оставляет позади остальные альтернативные источники энергии.

Что касается России – мирового лидера по запасам полезных ископаемых, то в этом отношении нам похвастаться буквально нечем. Наша отечественная ветроэнергетика вырабатывает в течение года столько энергии с помощью ветра, сколько в Китае получают её всего лишь за 2 часа. Наша страна по использованию ветропарков занимает место в шестой десятке стран и по-прежнему упорно стоит на старой платформе традиционных полезных ископаемых. А поезд современности двинулся в путь и набирает обороты к возобновляемым природным источникам энергии.

Насколько масштабно подходят китайцы к внедрению ветровой энергетики, можно убедиться на примере лишь одной провинции Хейбей (см. фото 1).

Уже не надо никому доказывать, что мировая тенденция семимильными шагами движется навстречу ветроэнергетике, которая наравне с другими видами возобновляемых природных источников в ближайшие два-три десятилетия в основном заменит традиционные углеводородистые ископаемые.

Давайте посмотрим, что в Америке

Скептицизм везде и во все времена не был другом цивилизации и прогресса. И теперь, особенно в течение последних 20 лет, когда ветровые двигатели уверенно занимают твёрдые позиции в народном хозяйстве, выдвигаются скептические предположения против альтернативных источников энергии, особенно против ветроэнергетики. Дескать, ветряки губят птиц и летучих мышей, безобразят красоту природы своим видом, создают нежелательные шумовые эффекты и т.д. Нападки продолжаются несмотря на то, что уже более двух столетий ветряные двигатели верой и правдой служат человечеству.

За последние два десятилетия, словно наперегонки, соревнуются в освоении ветровой энергии два мировых континента: европейский и североамериканский. К странам Старого Света можно отнести 44 % производства всей мировой ветроэнергии. Не уступают по темпам внедрения альтернативных источников и предприниматели Северной Америки. Не только по темпам, но и по оригинальности изобретений.

Например, в штате Аризона разработана особая модель турбин, укреплённых над автодорогами. Это в целях экономии площади. Две подобных турбины могут вполне обеспечить электроэнергией несколько высотных домов при самом слабом ветре.

А самые первые ветровые электростанции начали работать в Америке в пустынных местах ещё в далёком 1980 году. Правительство не замедлило установить льготы для предпринимателей, занимающихся альтернативными источниками энергии, и бум внедрения не замедлил сказаться. Была создана первая в мире ветровая станция на горном перевале.

За последнее десятилетие эта станция подверглась тщательным конструктивным доработкам, а к 2015 году планируется установить здесь дополнительно 600 турбин, которые смогут обслуживать электроэнергией свыше 250 тысяч высотных домов штата Калифорния. Это позволит ликвидировать с окрестных территорий все вредные предприятия. Подсчитано, что штат избавится от выбросов углекислого газа в количестве до 60 тонн в год.

Кто сказал, что нет мозгов в России!

У нас нет дефицита в изобретениях и умельцах, мы и блоху подковать можем! Проблема в том, как относятся властные бюрократы к своим отечественным изобретателям. Если бы наказали хоть одного чиновника за малейшие препятствия к внедрению какого-либо изобретения, может, дело бы сдвинулось с мёртвой точки. Ну не везде же успеет лично вмешаться президент страны и навести порядок! Думать надо и губернаторам, и районным администрациям. Беречь, сохранять, поощрять «башковитых» людей, стимулировать их творческую инициативу.

Примеров новаторских находок Российских учёных можно приводить множество. Хотя бы, вот этот. В университете на Дальнем Востоке молодые учёные нашли способ, позволяющий увеличить КПД ветряков в 10 раз.

Речь идёт о крупногабаритных конструкциях морских установок, где генератор расположен в плавающей башне. Роторные лопасти вращаются вокруг этой башни и вращение передаётся на вал генератора (см. фото 2). Учёные рекомендуют плавающий понтонный плот, а неподвижность его обеспечат якоря.

Доцент кафедры технологий Дальневосточного университета Виктор Чебоксаров предполагает по расчётам получить от подобного ветрогенератора мощность 10 мегаватт. Диаметр установки будет 200 метров с размахом лопастей до 40 метров.

Чем отличается российская разработка от подобных ветроустановок западных учёных? На простоте конструкции уменьшается стоимость всей установки более чем в 2 раза. И этим всё сказано.

Какова судьба проекта дальневосточных учёных? Только благодаря молодому энтузиазму продолжаются исследовательские доработки, проводятся опыты. Если бы местная власть профинансировала работы и покрыла все расходы, связанные с доработкой конструкции, то первая экспериментальная морская ветроустановка могла бы показать миру свои удивительные возможности уже в ближайшее время.

Почему выбираем ветер?

Среди всех видов альтернативных источников энергии ветроэнергетика занимает ведущее место в сравнении с солнечными батареями по нескольким причинам:

• Стоимость одного ветряка раза в 3 ниже, чем точно такой же мощности солнечной установки;
• Ветер дует днём и ночью, зимой и летом, в дождь и снег, а солнце светит реже, особенно в северных регионах России;
• Во время затяжных дождей и пасмурной погоды солнечные установки теряют свою мощность в 5-ти кратном размере;
• КПД солнечных установок с каждым годом эксплуатации уменьшается.

Чтобы «заставить» мир обратить внимание на дармовую силу ветра, учёные стремятся направить свой интеллект на уменьшение стоимости ветряных установок и на увеличение их мощности. Примеров тому великое множество.

Ветротурбины традиционного башенного типа уступают новаторским конструкциям по двум причинам – дороговизне башни и малой высоте турбины над поверхностью земли. Чтобы поймать двух зайцев одним сачком, решено отказаться от дорогостоящих стальных конструкций и поднять турбину на такую высоту, где гуляют постоянные и сильные ветры.

Такой курс взяла американская компания Altaeros Energies, создав надувную ветровую установку, которую можно поднять на высоту более 300 метров над землёй и добиться двукратного увеличения мощности турбины, отказавшись от строительства дорогостоящей конструкции башни. Выигрыш получился даже тройной: уменьшились расходы на монтаж, снизилась цена установки в полтора раза, сократилось время запуска на несколько недель.

Благодаря оперативному подключению к работе и отсутствию трудоёмких работ новую установку можно использовать жителям отдалённых районов, где отсутствуют центральные электросети, а также добытчикам полезных ископаемых, геологам, населению в местах стихийных бедствий.

Конструкция её довольно проста. Турбина помещается в центре надувной сферической камеры, которую заполняют газом для поднятия на большую высоту и полученный электроток подаётся на землю по стальному тросу.

Простота подключения к работе и дешевизна ветроустановки позволили запускать её в суровых условиях Аляски (фото 3.).

Фантастическое шествие ветроэнергетики по планете

Усилия учёных развитых стран мира над усовершенствованиям ветровых установок не пропали даром. То там, то здесь слышны их восторженные возгласы «Нашёл!», или в оригинале «Эврика!».

В данной заметке собрана информация из разных стран мира по новейшим открытиям в области ветроэнергетики. Порой диву даёшься неукротимой фантазии учёных.

Поражает своей смелостью открытие немецкого транснационального концерна Siemens, работающего в области электроники. Изобретатели концерна добились того, что ветротурбины теперь смогут без участия человека сами улучшать производство электроэнергии по данным, полученным с датчиков. Это даст возможность увеличить мощность генератора при небольших скоростях ветра и уменьшить износ трущихся деталей ветроустановок.

Хоть и дороговато обходится монтаж башни любого традиционного ветрогенератора, но пока полностью отказаться от неё нет возможности. Приходится изобретателям усовершенствовать башенную конструкцию, изменять формы, упрощать монтаж, снижать стоимость транспортировки к месту установки и т.д.

Примером тому может служить американская компания General Electrik, которая в средине марта текущего года запустила новую ветротурбину, смонтированную на пирамидальной пятисторонней башне, похожей на знаменитую парижскую Эйфелеву (см. фото 4).

Для её монтажа не потребовалось так много стали, некоторые детали заменены на более лёгкие, что позволило достигнуть высоты до 139 метров, а жёсткость увеличить за счёт пятисторонней конструкции. Сокращены расходы и по транспортировке деталей к месту монтажа. Готовые решетчатые части вмещались в 40-тонные морские контейнера, удобные для погрузо-разгрузочных работ. А для крепления были использованы высокоустойчивые к нагрузкам болты со сроком службы не менее 40 лет.

Интересна такая деталь во внедрении ветрогенераторов. Наиболее сильные и устойчивые ветры господствуют в северных широтах, а для эксплуатации ветряных генераторов там есть одно «но». Слишком быстро лопасти ветряка покрываются коркой льда и приходится очень часто останавливать работу и удалять лёд.

В начале текущего года американская компания General Electric разработала новое гидрофобное покрытие от обледенения лопастей, которым теперь не страшны любые морозы.

Одна новость хлеще другой. В Австралии возведена мощная ветроэлектростанция… на крыше высотного дома. А до сих пор скептики утверждали, что на крышах ветрогенераторы будут чуть ли не содрогать всё здание, мешая людям жить и работать в этих домах.

Несмотря на столь абсурдные утверждения, компания Windpods International смонтировала на крыше админздания в Западной Австралии 20 ветротурбин мощностью 4.5 мегаватт/час в год. Что же позволило опровергнуть слухи о вредности ветроустановок на крышах домов?

Дело в том, что конструкция ветряка не лопастная, а барабанного типа (см. фото 5.), предназначенная для работы в городских густонаселённых районах. По утверждению изобретателей компании, такие ветротурбины почти бесшумны и не создают вибрацию здания, продольные лопасти разделены на три части и смонтированы в защитную раму. Она не издаёт шума, вибрации, безопасна для птиц, её секции могут быть установлены под любым углом к крыше дома. Полностью сборный вариант смотрите на (фото 6.).

Подобная ветроэлектростанция на крыше высотного административного здания в Австралийском городе Кокберн-Сити не единственная. Здесь установлено в качестве гибридного приложения для беспрерывной подачи энергии и 599 солнечных батарей к имеющимся ветрогенераторам на крышах 10-ти высотных зданий.

Приведенные примеры говорят о том, что несмотря на скептический хор лоббистов традиционных ископаемых, ветрогенераторы занимают ведущее место среди альтернативных возобновляемых источников энергии. Пройдёт два-три десятилетия и мир полностью откажется от использования загрязняющих атмосферу ископаемых источников энергии.

В.Ильин