Навстречу зелёному будущему: ученый ОмГТУ работает над усовершенствованием ветроэлектрических установок

Вопросом сохранения экологии и ее реабилитации обеспокоены не только крупные общественные сообщества, но также многие государства и бизнес-структуры. Ведь сложно поспорить с тем фактом, что от опрометчивых поступков Homo sapiens страдают все виды флоры и фауны без исключения. 

Вот уже на протяжение многих десятков лет мы стараемся сократить количество вредных выбросов в атмосферу, экспериментируя с различными альтернативными источниками энергии. И, к слову сказать, вполне успешно. Так, по прогнозу Международного Энергетического Агентства (МЭА), к 2027 году ветроэнергетика станет крупнейшим производителем электричества в Европе. В России также ведется активное внедрение возобновляемой энергетики - в различных районах нашей страны формируют большие и малые парки ветровых электростанций. Но у ветроэлектрических установок (ВЭУ) есть и свои особенности. Именно о них мы решили поговорить с Антоном Бубенчиковым, доцентом кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий». Вот уже несколько лет молодой ученый занимается вопросами ветроэнергетики и работает созданием концентраторов для ветровых электрогенераторов для регионов с низкими скоростями ветра.

- Поиск альтернативных источников энергии достаточно актуальный вопрос в современном мире. Скажите, в чем преимущество именно ветровых электрогенераторов?

- Таких преимуществ несколько. Прежде всего это отсутствие загрязнения окружающей среды, минимальные потери при передаче энергии, так как ветроэлектрические установки можно устанавливать непосредственно у потребителя, и возможность использования прилегающей территории для сельскохозяйственных нужд. Также у них есть несомненное превосходство перед более популярными солнечными панелями - они менее требовательны к уходу и не «страдают» от снега и пыли.

- Звучит довольно перспективно! А есть ли климатические ограничение для установки таких устройств?

- Кроме скорости ветра нет. При малых скоростях они эффективно не работают, а при наличии мощных ветряных потоков более 20 метров в секунду подвержены разрушению.

- Востребованы ли подобные устройства в рамках нашего региона?

- К сожалению, 99 процентов ветроэнергетических установок, представленных в данный момент на рынке, не рентабельны для Омской области - срок их окупаемости превышает 50 или даже 100 лет. Всему виной, как бы это странно не звучало, малая средняя скорость ветра в нашем регионе. Для работы на номинальную мощность ВЭУ необходима скорость порядка 10 метров в секунду. В нашем регионе всего 5 метров. Поэтому применение установок без концентраторов или ускорителей потока у нас просто невозможно.

- Знаем, что ваше исследование сосредоточено как раз на разработке концентраторов для данных устройств. Скажите, в чем заключается принцип работы концентратора и какую роль он выполняет?

- Все основано на принципе Бернулли или сужающейся трубы, проходя через которую воздушный поток ускоряется. К слову, за счет этой механики работают все конфузорно-диффузорные конструкции, применяемые для ускорителей потока. Преимущество нашей разработки в том, что мы этот поток еще дополнительно закручиваем и используем предкрылки (дефлекторы) для разряжения потока на выходе из установки. Все это приводит к увеличению коэффициента полезного действия на 10% по сравнению с зарубежными аналогами.

- В чем основной минус концентраторов, используемых в настоящий момент?

- Недостаток подобных установок выражается в первую очередь в дороговизне самой конструкции и в прямой зависимости от потока воздуха. Они хорошо работают, если ветряные потоки движутся в одном направлении. Если нет, то они либо не работают, либо требуют системы ориентации, которая поворачивает конструкцию по ветру, что еще больше повышает стоимость установки.

- Проводилось ли испытание данных концентраторов? Как вы считаете, востребована ли будет подобная установка у производителей?

- Данной теме посвящены работы более 50 университетов мира. Активно работают над вопросом ученые из Японии, Китая, стран Европы - испытания проводятся на протяжение последних 30 лет. Пока эти установки не завоевали рынок по одной простой причине - проще устанавливать ветровые электрогенераторы на холмах, склонах, прибрежных территориях, где скорость ветра соответствует всем необходимым параметрам. Но мы хотим расширить территорию использования и внедрить нашу разработку в равнинной местности - это примерно вся территория центральной части России, Томск, Новосибирск, Екатеринбург и т.д.. В этих регионах скорость не более 5 метров в секунду.

- Какие видите перспективы развития данного вопроса?

- Для начала необходимо провести натурные испытания - проверку устройства в условиях, соответствующих условиям его использования с непосредственным оцениванием или контролем определяемых характеристик свойств установки. Такие испытания пробной нагрузкой производятся в случаях, когда при обследовании не может быть четко установлена расчетная схема конструкции или когда выявить фактические параметры ее технического состояния обычными методами обследования не представляется возможным, а поверочные расчеты не дают достаточно надежных результатов.

Конечно, для этого потребуется дополнительное финансирование. Нужен еще год на эксперименты и только потом можно начинать серийное производство и выходить на рынок. 

По завершении исследований такие установки можно включать в системы резервного дополнительного или альтернативного питания в дополнение к солнечным панелям и использовать в России и зарубежом.