підбирати ВІТЕР

На виставці в Лас-Вегасі ВЕУ-2000 цікавила не тільки фахівців, але і конкретних покупців - фермерів.

Наука і життя // Ілюстрації

Лопата з відцентрово-аеродинамічним регулятором.

Будинок в котеджному селищі під Новосибірськом. Справа у будинку - панель сонячної батареї.

Ветроустановка ВЕУ-2000. Іткуль, Башкирія.

Іл. 1. Схема вітроустановки

Розроблений фахівцями ЗАТ СКБ "АТІК" електронний блок управління невеликий і компактний. Його вага трохи перевищує 3 кг.

Технічні характеристики ВЕУ-2000.

Наука і життя // Ілюстрації

Іл. 2. Одна з установок, що працюють в Башкирії. Ця ВЕУ-2000 забезпечує енергією мисливський будиночок.

<

>

Як злізти з нафтової голки?

Відчувши удари перших нафтових криз в 70-х роках, Америка і Європа всерйоз перейнялися розвитком альтернативних джерел енергії. Саме тоді почалися розробка і будівництво вітроенергетичних установок. Захід пішов шляхом створення великих агрегатів, потужністю від 500 кВт і вище, що працюють на єдину енергетичну мережу держави. До речі, такі агрегати можна нерідко побачити в епізодах зарубіжних фільмів: великі поля вітряків, побудованих посеред пустельній місцевості. Безлюддя, вітер і невпинне обертання лопатей.

Набагато менше уваги і американці і європейці приділяли невеликим машинам автономного класу, призначеним для енергозабезпечення окремих жител і об'єктів. Так на ринку утворилася ніша, яку сьогодні успішно займають російські виробники.

Спеціальне конструкторське бюро "АТІК" ( "Авіаційні технології і композити") займається проектуванням і будівництвом вітроенергетичних машин більше десяти років. Саме тут була розроблена унікальна машина, аналогів якої в світі сьогодні немає. Дволопатеве ветроустановка ВЕУ-2000 створена на основі високих технологій обороною промисловості і містить набір оригінальних технічних рішень, які і забезпечили їй значний відрив від конкурентів. Але перш ніж розповісти про неї докладніше, поговоримо про інше.

Проблеми реальні і уявні

Як не дивно, в свій час проекти розвитку вітроенергетики мали чимало противників. Вони вказували на шум, необхідність відчуження значних територій, можливий збиток екології. Нарешті - на ненадійність, мінливість енергопостачання, безпосередньо залежить від примх погоди.

Спробуємо послідовно в цьому розібратися.

Дмитро волосся, головний інженер ЗАТ СКБ "АТІК":

- Перший і найочевидніший питання: що робити, якщо вітру немає? Справді, вітер - структура мінлива. Але тільки на перший погляд. Тому що ця структура описується чіткими математичними законами для кожного даної ділянки земної території. І у всіх регіонах Землі подібні дослідження давно проведені метеослужбами. Існують такі параметри, як середньорічна швидкість вітру, розподіл вітрів по місяцях. Вони зведені в кадастри вітрів, з якими потенційний споживач може ознайомитися на найближчій метеостанції. Знаючи ці параметри, майже завжди можна створити енергокомплекс, що забезпечує повністю безперебійне харчування протягом всього року. Зрозуміло, в ідеалі крім акумуляторів комплекс слід доповнити сонячними батареями: ми виходимо з того, що він повинен забезпечувати енергопостачання протягом дводобового штилю. Але сумніватися, що ветроуста новка здатна надійно забезпечувати будинок електрикою, не доводиться.

Це можливо при обов'язковому дотриманні деяких умов. Найважливіше з них - конкретна прив'язка до місцевості. Потрібно оцінити вітровий потенціал, клас відкритості місцевості, чи є поблизу ветрозатеняющіе об'єкти, на якій відстані вони знаходяться, наявність водних просторів. Про що йде мова? Якщо поруч протікає річка, вітер, як правило, дме уздовж русла. Якщо велике озеро або море - чільні вітри дмуть перпендикулярно берегової лінії. Але це ще не все. При виборі місця розміщення установки потрібно враховувати особливості огибания місцевості вітром. Піднімається вітер, і повітряний потік починає закручуватися на складках рельєфу. Як не дивно, навіть в найбільш відкритою вітрам місцевості завжди можна знайти таку точку, де вітру взагалі майже не буде - таку собі "тінь". Потрібно точно знайти оптимальне місце для установки щогли, вибрати її висоту. Від цього залежить кількість енергії, яку отримає споживач. Наші фахівці цілком успішно вирішують подібні проблеми.

Друге поширене упередження - шум. Так, шум роботі вітряків супроводжує. Але все дослідження щодо шумів проводилися для дуже великих ветрокомплексов мегаватних потужностей. Вони дійсно є джерелом коливань в інфразвукових діапазоні, створюють навантаження на грунт, впливають на екологію, ускладнюючи міграцію комах і птахів.

Маленькі машини шумлять зовсім на інших частотах. Ми багато разів намагалися спеціальною апаратурою заміряти рівень шуму нашої установки - і нічого не виходило. Тому що природний, фоновий шум вітру її перекривав. Потрібно сказати, що ні від кого від наших клієнтів скарг на шум ми жодного разу не чули.

Третє - надійність і довговічність. Люди запитують: як і хто буде обслуговувати? Але ветроустановка - це не автомобіль. Вона зібрана, обкатана, все поверхні обертання пройшли спеціальну обробку за технологією, яка до сих пір застосовувалася в основному в оборонному комплексі. Спеціальна металокерамічна плівка покриває тертьові поверхні, знижуючи тертя до надзвичайно малих значень. Точно так само обробляються підшипники установки. Тому ніякого обслуговування, як не дивно, взагалі не потрібно. Змонтували, ввели в експлуатацію, і система починає працювати без людської участі. Єдине, за чим потрібно стежити, це натяг тросів, що кріплять щоглу вітряка. Під дією температур їх довжина змінюється. Значить, влітку потрібно підтягнути, взимку - відпустити. Нічого складного тут немає.

Призначений гарантований виробником ресурс безперебійної роботи нашої установки 40 тисяч годин - десять років експлуатації, хоча ми розраховуємо, що насправді термін роботи набагато вище.

Про гарантійний і післягарантійне обслуговування все ж слід сказати докладніше. Часто трапляється, що, якщо який-небудь товар купується через посередників, споживачеві доводиться досить довго чекати поставки запасних частин, прибуття фахівця і так далі. У нас ситуація проста. Оскільки претензій до якості дуже мало (ті, що виникають, пов'язані з помилками при самостійному монтажі), ми маємо можливість оперативно виїжджати в будь-яку точку країни для виправлення недоліків. Але найкраще, коли наші фахівці монтують установку самі. Тоді і їздити більше не доводиться.

Де стояти вітрякам?

Коли фахівці СКБ "АТІК" починали свої розробки, передбачалося, що вітроустановки насамперед будуть забезпечувати енергією навігаційні, метеорологічні, РАДІОРЕЛЕ Цінні та інші автономні станції, розташовані у віддалених від населених пунктів районах. Але дуже скоро стали надходити замовлення від керівників територій, стурбованих проблемами своїх виборців. В Салехарді, наприклад, нещодавно закупили дві установки для постачання електрикою віддалених селищ. А ще через якийсь час клієнтами СКБ почали ставати приватні громадяни, і кількість таких замовлень постійно збільшується.

Кілька років тому на околиці Новосибірська людям виділили ділянки для індивідуальної забудови. Виросло селище, проте дозвіл на підключення електрики і водопроводу забудовникам не дали досі. Чи то через зношеність обладнання, то чи з якоїсь іншої. Жителі змушені були шукати вихід самостійно. Більшість встановили дизельні генератори. Але якими б сучасними вони не були, недоліки все одно очевидні - шум, вихлоп, та й паливо все дорожчає. Про надійність при безперервній роботі теж говорити доводиться з великою обережністю. Один з жителів звернувся в СКБ "АТІК". Фахівці змонтували на його ділянці вітроустановку. Сталося це два роки тому, і за минулий час ніяких претензій від споживача не надходило.

Зрозуміло, розмістити вітрогенератор можна не на всякому ділянці. Відчужувана площа становить 70 м2 і дачних 6-ти соток тут замало. Тобто квіти навколо щогли садити, звичайно, вийде, а дерева вже немає. Але і для таких випадків існують прийнятні технічні рішення. Змонтувати установку можна безпосередньо на даху, хоча подібну схему потрібно передбачити заздалегідь. Генератор кріпиться на спеціальній сталевій фермі, яка є елементом конструкції будівлі. До речі, далекоглядні клієнти зараз так і роблять, ставлячи відповідну задачу архітекторам своїх будинків.

Замовник з Башкирії побажав забезпечити незалежним енергопостачанням мисливський будиночок. ВЕУ-2000, змонтована в комплексі з сонячними панелями, цю незалежність дала. А незабаром замовник знову звернувся до виробника, попросивши зробити те ж саме на його дачі, яку він будує на Рубльовському шосе.

Спіймати малий вітер

Урагани, подібні тропічним, в нашій країні, на щастя, трапляються вкрай рідко. Повторюваність малих вітрів на більшій частині території Росії набагато вище, ніж великих. Тому завданням фахівців СКБ стало створення такого агрегату, який зміг би максимально використовувати малі вітру. Підібрати їх! І віддати споживачеві.

Основа будь-якої вітроустановки - її "крила", вітряк. Від того, з якою швидкістю вітру він почне розкручуватися, залежить все інше. На ветрополігоне під Істром встановлений вітрогенератор однією з провідних в цій галузі американських фірм-виробників. Хороша машина, надійна, нічого не скажеш. Але не працює вона на малих підмосковних вітрах! Чи не для тих умов проектувалася! Хоча в паспорті і записано, що вироблення енергії починається при вітрі 3 метра в секунду, реально це відбувається тільки з 5 м / с. Чому? Та тому, що лопаті вітряка закріплені жорстко, кут атаки не змінюється, не дозволяючи вловити малий вітер. Відповідно і сумарна вироблення енергії нижче.

Генератор СКБ "АТІК" запускається при швидкості вітру всього 2,5 м / с, а з 3 м / с енергія вже надходить в мережу. Щоб домогтися такого результату, був розроблений і створений оригінальний відцентрово-аеродинамічний регулятор. Поки вітру немає, лопаті розгорнуті в положення максимального пускового режиму. Щоб, образно кажучи, вони могли почати рух від подуву крил метелика. Як тільки ротор рушить з місця і почне розкручуватися, регулятор встановлює лопаті під робочими кутами. У цей момент відбувається різке збільшення швидкості обертання і починається віддача енергії. А коли сила вітру досягає штормових величин, регулятор переводить лопаті в негативні кути, забезпечуючи гальмування.

Взагалі, своїм вітрогенератором конструктори пишаються невипадково. Це ноу-хау підприємства, аналогів якому у конкурентів немає. Він весь, цілком - корпус, обтічник гвинта і лопаті - виготовлений з композиційного матеріалу - стеклоуглепластіка. При малій масі - висока міцність і зносостійкість. Матеріал має підвищену ресурсом, у нього немає втомних руйнувань. Успіх закономірний, оскільки в створенні установки брали участь видатні вітчизняні фахівці, такі, як один з найстаріших російських вітротехніки І. А. Бабінцев і головний фахівець по міцності КБ "Туполєв" І. Б. Гінко, найближчий соратник і друг А. Н. Туполева .

Наступна оригінальна складова установки - електронний блок управління. Він стежить за тим, щоб система не відчувала перевантажень, забезпечує підзарядку акумуляторних батарей, перемикання на режим використання сонячних батарей, направляє надлишки електроенергії в теплоелектронагрівач для накопичення тепла. Взагалі, цей блок дозволяє зібрати установку, так само пристосовану для використання будь-яких доступних споживачеві джерел енергії: як вітрогенератора, сонячних батарей, так і дизельного генератора і централізованого електропостачання. Все залежить тільки від бажання споживача.

І тут ми підходимо до ще одного важливого моменту.

На що вистачає енергії?

Клієнти СКБ "АТІК" досить часто задають питання: а чи немає вітроустановки могутніше, ніж 2 кВт? "А навіщо?" - запитують розробники. Покупець починає перераховувати, які прилади він збирається використовувати в заміському будинку житловою площею, наприклад, 200-300 м2. Тоді виробники сідають разом з клієнтом і вважають.

На освітлення потрібно 10-15 ламп. Природно, потрібно використовувати сучасні, енергозберігаючі, по 10-11 ват. Далі: холодильник, телевізор, комп'ютер, аудіоцентр, насос для подачі води і циркуляційний насос для системи опалення. Підсумовуємо. Виявляється, що потреби в енергії повністю покриваються. Виробники пояснюють: "Ми продаємо користувачам не абстрактну потужність установки, а конкретну можливість отримувати гарантовану кількість електроенергії. Установка може заявлятися і як 5-кіловатна, а енергії досить не дасть. Бо не вміє підбирати малі вітру".

А в паспорті ВЕУ-2000 записано: при такій-то середньорічний швидкості вітру споживач отримує не менше 2100 кВт · год на рік. Це приблизно 180 кВт · год на місяць. Тобто навіть в потенційно несприятливому вітровому районі, яким є Підмосков'ї, де не буває тайфунів з жіночими іменами, забезпечується рівень споживання не менше ніж в просторій московській квартирі. За умови, звичайно, що у вас немає електроплити і підлог з підігрівом. Підкреслимо, що це лише мінімальний гарантований рівень.

Власне, можливість навіть в Підмосков'ї жити в умовах автономного постачання за допомогою комплексу ВЕУ-2000 давно доведена практично.

Треба сказати, що спочатку у фахівців СКБ "АТІК" був намір піти по шляху готових технічних рішень: придбати імпортне обладнання і пристосувати до своєї вітроустановці. Однак розрахунки показали: дорого. До того ж не завжди конструктивно вдало і може бути застосовано в умовах Росії. Тому, щоб зробити надійну, дешеву енергоустановку, яку можна серійно виробляти для конкретного споживача, довелося самостійно розробляти весь вітроагрегат, включаючи власні генератор і електроніку. Так і народилася ця машина. Порівняння з американської установкою того ж класу на Істрінському полігоні показало, що власні технічні рішення дозволили підняти реальну вироблення енергії в півтора-два рази. При цьому російська установка важить майже вдвічі менше.

Сьогодні творці енергоустановки працюють тільки з вітчизняними виробниками. Вона вся - продукт російського виробництва і російських технологій, що дозволило вийти на новий рівень не тільки технічних рішень, а й якості. Оборонний комплекс країни досі по багатьох позиціях не має в світі конкурентів.

Установку вельми високо оцінили фахівці за кордоном. Серед клієнтів СКБ "АТІК" європейські країни, Мексика, США, ПАР. До речі, в Мехіко, куди була поставлена ​​одна з машин, їй знайшли оригінальне застосування. Страхуючись від обвальних відключень електрики, подібних нью-йоркському і московським, ВЕУ-2000 розмістили на даху хмарочоса, щоб забезпечити аварійне електропостачання висотних ліфтів.

Підписи до ілюстрацій

Іл. 1. Схема вітроустановки: 1 - вітроагрегат; 2 - блок електроживлення; 3 - випрямно-комутаційна коробка; 4 - розбірна вишка; 5 - фундаментні вузли; 6 - розтяжки; 7 - сонячна батарея; 8 - акумуляторні батареї; 9 - теплоелектронагрівач; 10 - інвертор.

Іл. 2. Вітроенергетична установка ВЕУ-2000, розроблена інженерами СКБ "АТІК" на основі власних технічних рішень і технологій, сьогодні не має в світі конкурентів. Вона здатна безперебійно постачати електроенергію ферми і заміські котеджі, навігаційні і метеорологічні станції.