Ученые Южно-Уральского государственного университета — участника проекта повышения конкурентоспособности ведущих российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров (Проект 5-100) — усовершенствовали ветроэнергетические установки, которые могли бы работать в суровых арктических условиях.
В России даже самым эффективным ветрогенераторам тяжело конкурировать с электростанциями, перерабатывающими углеводороды. Другое дело — северные территории страны, где нет центральных электросетей. В части районов прибрежных арктических зон скорость ветра превышает 5-7 м/с, что считается крайне благоприятным условием для экономически эффективного использования энергии ветра. Здесь выгодно использовать малые ветроустановки, так как требуется небольшое количество электроэнергии.
Сложность в том, при скорости ветра выше 11 м/с нужно ограничивать мощность на ветроколесе, так как существует опасность разрыва лопастей и перегрева электрического генератора. Задача южноуральских ученых заключалась в том, чтобы сделать электромеханическую систему управления, которая могла бы при необходимости подтормаживать ветроколесо, не давая установке раскручиваться до предельных скоростей.
В зарубежной литературе можно обнаружить недавно разработанные способы управления мощностью посредством самого электрического генератора. Но в реальной практике использования ветроэнергетического оборудования торможение ветроколеса генератором до сих пор не отработано, и остаются достаточно высокие риски перегрева обмоток электрической машины.
На испытаниях в Арктике (полуостров Канин) ни одна зарубежная ветроустановка не выдержала ветровых нагрузок. Это говорит о том, что их системы управления работают неэффективно и предназначены только для "тепличных" условий. В связи с этим возникла задача оборудовать агрегаты дублирующими (аварийными) системами управления-торможения.
Уникальность системы, разработанной командой ученых, заключается в том, что она расходует очень мало электроэнергии на торможение. Автоматическая система управления состоит из механического и электрического блоков, программируемого микроконтроллера, а также набора датчиков для мониторинга текущего состояния основных компонентов ветроустановки.
"Система, которую мы делаем, не имеет аналогов в мире. В Арктике такая система может окупиться за неделю или за месяц — после первого ураганного ветра. Стоимость разработанной нами электромеханической системы будет составлять всего 2-3% от стоимости всей ветроустановки, а срок ее службы составит 35 лет", — объясняет разработчик Евгений Сироткин.
Несомненно, для производства ветроэнергетических установок нужны большие производственные мощности: цех по отливке лопастей, цех по изготовлению генератора, цех по изготовлению металлоконструкций. Поэтому было решено, что головным предприятием, где будет происходить итоговая сборка ветроустановки, станет крупное оборонное предприятие, с которым уже ведется совместная работа. Коллектив ученых ЮУрГУ будет производить системы управления, как штатную, так и электромеханическую, и поставлять для конвейера готовые продукты.
