МОСКВА, 31 июл – РИА Новости. 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.

© ЮУрГУ

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.

Ветрогенераторы в районе Хоенггуе в Республике Корея © РИА Новости / Рамиль Ситдиков

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.

Электромеханический блок торможения, интегрированный в ступицу ВЭУ-3: 1 – ступица; 2 – контактная стенка; 3 – кулачки; 4 – корпус с направляющими; 5 – волновой редуктор; 6 – входной вал (шестерня) редуктора; 7 – установочная шайба; 8 – гибкий трос ручного привода; 9 – провод от генератора; 10 – электрический привод; 11 – приводная шестерня; 12 – фланец мачты © ЮУрГУ

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.

Схема работы тормозного устройства для ветрогенератора © Иллюстрация РИА Новости . А.Полянина

«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.