Морские ветроэнергетические установки повышенной эффективности

Московский комсомолец в своей публикации http://www.mk.ru/science/article/2014/04/15/1014489-uchenyie-predlozhili-novyiy-sposob-polucheniya-elektroenergii-s-pomoschyu-morskih-vetroenergeticheskih-ustanovok.html пишет, что дальневосточные ученые предложили новый способ получения электроэнергии с помощью морских ветроэнергетических установок.

Необычные устройства, разгоняющие ветер на море, могут появиться в ближайшем будущем  вблизи российских берегов.  Это новые ветрогенераторы — экологически чистая альтернатива тепло-, гидро- или атомным электростанциям. В отличие от традиционных «ветряков», эти не возвышаются  на высоких опорах, а как бы лежат прямо на воде. Так, по мнению разработчиков получается значительно больший выход энергии и ее дешевизна.

 

Традиционно ветрогенераторы напоминают ветряные мельницы: лопасти крутятся от ветра, и таким образом вырабатывается энергия. Главные проблемы таких генераторов – малая эффективность и высокая себестоимость по сравнению с традиционными источниками энергии.

Для решения этих проблем необходимо повысить мощность ветрогенераторов, увеличив диаметр вращающейся части – ротора. Однако в классических установках в виде мачт с пропеллерами значительно увеличить размер ротора невозможно из-за увеличения массы конструкции. В результате предел мощности подобных ветрогенераторов составляет всего лишь 8 МВт (при размере лопастей до80 метров).

Ученые ДВФУ предложили оригинальное решение для значительного повышения эффективности ветрогенераторов. Диаметр устройств может увеличиваться до 200-300 метров. Стоимость электроэнергии в таком случае снизится в 2-3 раза.

 

 

Разработанные на Дальнем Востоке ветроэнергетические морские установки (ВЭМУ) представляют собой невысокие башни, вокруг которых вращаются лопасти. Вертикальная ось вращения позволяет увеличивать диаметр ротора практически без ограничений. Такие установки располагаются не на суше, а на поверхности воды, на понтоне. Над водой практически всегда дуют сильные ветра, и теперь их энергию можно будет использовать на благо людей.

«Наши установки позволяют создавать ветрогенераторы с мощностью, например, в 100 МВт, при том, что сейчас максимально возможная мощность равна 8 МВт», - сообщил корреспонденту «МК» доцент кафедры технологий промышленного производства ДВФУ, кандидат технических наук Виктор Чебоксаров.

Одной такой установки будет достаточно для обеспечения электроэнергией 5 тысяч домов в прибрежном районе. А благодаря особенностям новой технологии ветроэнергетические установки можно буксировать по воде.

На данный момент проект находится в стадии научно-технических разработок. Уже было проведено компьютерное моделирование ветрогенераторов нового типа. По словам разработчиков, при дополнительных инвестициях первая демонстрационно-экспериментальная установка мощностью 200-500 кВт может быть запущена уже через 3 года.

Что можно сказать в заключение. ВЭУ с вертикальным ротором исходно имеют меньшую эффективность, чем ВЭУ традиционного типа с горизонтальным ротором, но более технологичны и проще в эксплуатации.

Маловероятно и то, что они смогут обеспечить единичную мощность в сотню мегаватт. Это ж какое сечение должны иметь металлоконструкции ротора при диаметре 200-300м, да еще с учетом необходимости выдерживания штормовых ветров. А при такой массе конструкции только штормовой ветер и сможет ее вращать.

Но самое существенное, что при вращении ротора будет создаваться такой мощный вращающий момент, что нарисованные на дне якорные кубику будут сметены в один момент. Для компенсации этого реактивного момента следовало бы иметь второй ротор, вращающийся в обратную сторону, но это потребует весьма существенного усложнения конструкции.

Следует также иметь в виду, что при столь больших диаметрах ротора скорость его вращения будет супермедленная (мах. 2-3 об/мин). Создать генератор постоянного тока для таких скоростей в принципе невозможно. Поэтому придется применять промежуточный редуктор, причем с большим коэффициентом редукции. А это в свою очередь снизит КПД ВЭУ и потребует более высоких скоростей ветра для своей работы. 

Так что компьютерное моделирование конечно хорошо, но разработчикам было бы неплохо учесть и описанные выше практические ограничения, которые заметно скажутся на результирующей эффективности данной ВЭУ, если не на возможности ее работы в принципе.