Российские учёные обуздают морской ветер
Ветровая энергетика уже много лет считается очень перспективной отраслью. В ряде областей Германии до 40% энергии вырабатывают ветряки. Однако, высокая стоимость энергии, вероятные экологические риски от инфразвука, громоздкость сооружений (невозможно строить очень крупные электростанции), а также «ветреное непостоянство» погоды не дают сделать ветрогенераторы повседневностью и повсеместностью.
Ученые Дальневосточного федерального университета предлагают новое решение, которое возможно поможет решить по крайней последние две проблемы.
Большинство ветряков имеют турбины, ось которых расположена в горизонтальной плоскости. Это позволяет повысить эффективность, а также расположить турбину высоко над землей, где ветер сильнее. Альтернатива - вертикальная ось, так чтобы турбина вращалась как карусель близ земли (это в целом сильный недостаток - ветер у земли слабоват, а энергоотдача от турбины падает пропорционально скорости ветра в третьей степени).
Примерно так выглядят турбины с вертикальной осью... маленькие
...и большие
Тем не менее, доцент кафедры технологий промышленного производства ДВФУ Виктор Чебоксаров и его коллеги предлагают именно такую конструкцию, стараясь обойти ее недостатки.
Особенность разработки приморских ученых заключается выборе места установки генератора - на морской воде, что позволит повысить мощность современных конструкций в 10 раз и даже больше.
По словам Чебоксарова, в отличии от классических» установок с горизонтальной осью вращения расположение турбины высоко над поверхностью будет очень дорогостоящим, однако это и не нужно, потому что новые конструкции выигрывают за счет расположения над морской поверхностью, «где ветер более сильный, стабильный и «хороший».
Ветроэнергетические морские установки дальневосточных ученых с вертикальной осью вращения. представляют собой крупногабаритные конструкции, у которых в центре над водой находится невысокая башня, а вокруг медленно вращается ротор с лопастями. Энергия передается через тяги на центральную ступицу, связанную с генератором. Вся ветроустановка держится на поверхности воды на понтоне. Горизонтальную стабильность конструкции обеспечивают якоря на морском дне.
Не только дальневосточные ученые двигаются в направлении морских турбин с вертикальной осью (в общем это только подтверждает, что они работают в правильном тренде). На рисунке изображен проект компании American Offshore Energy, где считают точно также - новые ветровые турбины могут иметь гораздо большую мощность, чем классические
«Это как свернутая в кольцо вереница яхт, где лопасти - это паруса. Для нашей установки не существует технологических ограничений, чтобы создать ветрогенератор мощностью, к примеру, в 100 МВт (сейчас максимальная равна 8). Диаметр типовой установки (10 МВТ), как мы рассчитываем, составит около 200 метров, а размах лопастей около 40», - рассказал Виктор Чебоксаров.
Одна такая установка могла бы обеспечить электроэнергией порядка 5000 домов. Изобретение подойдет для снабжения отдаленных прибрежных поселков, например в Магаданской области, на Курильских островах, Сахалине или Камчатке. Кроме того, особенность предложенной технологии решает проблему транспортировки - ветроэнергетическую установку можно буксировать по воде. Также, в отличие от «классических» вариантов нет нужды увеличивать опору установки при увеличении ее мощности, поскольку установку держит вода.
То, что новые установки могут быть работоспособны, подтверждено на данный момент компьютерным моделированием. Проект сейчас находится в стадии научно-исследовательских разработок, над отдельными элементами ветроустановки проводятся опытно-конструкторские работы. В рамках проекта уже получено 17 патентов России. Подана заявка на международный патент, которая проходит сейчас экспертизу в нескольких странах мира. По словам ученых, при появлении дополнительных инвесторов демонстрационно-экспериментальная установка (мощностью порядка 200-500 КВт) может быть создана примерно через 3 года.
STRF.ru