Отраслевые новости

31.07.2017

Уникальный ветряк для Арктики разрабатывают в ЮУрГУ

Одним из перспективных направлений развития возобновляемой энергетики является ветроэнергетика. Ученые Южно-Уральского государственного университета добились значительных результатов в этом направлении. Аспирант кафедры «Электрические станции, сети и системы электроснабжения» Политехнического института ЮУрГУ Евгений Сироткин принимает участие в создании ветроэнергетических установок, которые могли бы работать в суровых арктических условиях.

Ветроэнергетика — один из самых перспективных способов получения энергии. Этот источник не только экологически чистый, но и неисчерпаемый. Евгений Сироткин проводит свои исследования в области ветроэнергетики в международном инновационном центре «Альтернативная энергетика» под руководством Евгения Соломина, профессора, доктора технических наук. Работа над этим актуальным проектом позволила Евгению стать одним из победителей конкурса «Научная перспектива», проведенного в ЮУрГУ в рамках Проекта 5-100.

«Ветроэнергетическая установка — это устройство, которое преобразует набегающий поток ветра в электрическую энергию. Набегающий поток ветра заставляет вращаться ротор ветроустановки, кинематически соединенный с электрическим генератором, который при вращении вырабатывает электроэнергию. Все ветрогенераторы делятся на 3 основных класса: крупные (мощностью свыше 1 МВт, как правило, высота таких установок превышает 100 м), которые можно часто встретить в Европе, в Китае), средние (от 100 кВт до 1000 кВт), и малые мощностью до 100 кВт. Мы проводим исследования как раз на малой ветроустановке»,— рассказывает Евгений Сироткин.

В России стоимости ветровой электроэнергии тяжело конкурировать с электроэнергией, которую производят на электростанциях, перерабатывающих углеводороды, так как наша страна богата газом и нефтью. Но ветроэнергетическим установкам есть место там, где нет центральных электросетей. В основном это Арктика, северные территории страны и Дальний Восток. Расположенные там объекты не очень большие, поэтому электроэнергии для них требуется не так много. Здесь выгодно использовать именно малые ветроустановки.

ВИЭ для АРКТИКИ

[В ЮУрГУ проектируют уникальную ветроэнергетическую установку арктического исполнения]

«Сейчас такие объекты преимущественно снабжаются энергией от дизельных генераторов. Но стоимость энергии, получаемой на таких дизельных генераторах в Арктике, в некоторых случаях может достигать 80 рублей за кВтч. Для сравнения, в Челябинске стоимость электроэнергии в среднем составляет 2 рубля за кВтч. Кроме того, дизельные генераторы не предназначены для того, чтобы 365 дней в году работать в суровых условиях. Стоимость электроэнергии, получаемой от ветроустановок, составит всего от 5 до 10 рублей за кВч»,— говорит молодой учёный.

В части районов прибрежных арктических зон скорость ветра превышает 5-7 м/с, что считается крайне благоприятным условием для экономически эффективного использования энергии ветра. В основном ветроэнергетические установки учёные предлагают использовать для нужд безопасности на военных базах, для систем слежения и так далее. Задача южноуральских учёных заключается как раз в том, чтобы ветроэнергетическая установка пережила суровые арктические ветровые нагрузки, так как при скорости ветра выше 11 м/с нужно ограничивать мощность на ветроколесе.

«Что может произойти, если не управлять мощностью? Может произойти разрыв лопастей из-за того, что колесо начинает очень быстро раскручиваться: центробежные силы разрывают лопасти и ветроколесо разрушается. Может произойти перегрев электрического генератора вплоть до возгорания. При большой скорости ветра (выше 25 м/с) гарантировано произойдет разрушение ветроустановки,— поясняет Евгений Анатольевич. — Могут погибнуть люди или может быть нарушено энергоснабжение важных объектов. Наша задача заключается в том, чтобы сделать электромеханическую систему управления, которая могла бы при необходимости подтормаживать ветроколесо, не давать установке раскручиваться до предельных скоростей».

Уникальность системы, разработанной командой учёных, заключается в том, что она расходует очень мало электроэнергии на торможение. Все происходит полностью автоматически. Система управления состоит из механического и электрического блоков, программируемого микроконтроллера, а также набора датчиков для мониторинга текущего состояния основных компонентов ветроустановки.

«Система, которую мы делаем, не имеет аналогов в мире. У нас в планах создать малое инновационное предприятие, которое бы и занималось выпуском этих систем. В Арктике такая система может окупиться за неделю или за месяц — после первого ураганного ветра. Ветроустановка с разрабатываемой системой управления сможет эксплуатироваться в любой ураган, а без системы управления выйдет из строя. И вся стоимость электромеханической системы будет составлять всего 2-3 процента от стоимости ветроустановки, а срок её службы составит 35 лет»,— объясняет 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.

«Кроме того, мы ведем совместную научную работу с американскими лабораториями, которые участвуют в разработке этой ветроустановки. Сотрудничаем с японцами, которые хотят развивать направление вертикально-осевых ветроустановок. Горизонтально осевые ветроустановки уже давно разрабатываются, их конструкции хорошо отлажены и отработаны. А вот вертикально-осевые только начинают развиваться и здесь очень большое поле для исследований. Их можно размещать на крышах зданий, вблизи жилых объектов, так как они не создают вибраций, не создают инфразвуковых шумов»,— делится аспирант ЮУрГУ.

В планах Евгения Сироткина по окончанию аспирантуры через два года защитить кандидатскую диссертацию по этой теме. Евгений участвует в международных конференциях и ведет активную публикационную активность. Уже опубликовано 6 статей в высокорейтинговых научных журналах, индексируемых Scopus и Web of Science, таких как «Journal of Physics» и «Mechanisms and Machines».

Источник: ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)»

К списку новостей

Генеральный спонсор

Спонсоры

Сегодня

Дата: 00:00 00:00
USD, ЦБ РФ 0.00 0.00
EUR, ЦБ РФ 0.00 0.00

Нефть, Brent 0.00 0.00
Наверх
Сайт использует файлы cookies и сервис сбора технических данных его посетителей.
Продолжая использовать данный ресурс, вы автоматически соглашаетесь с использованием данных технологий.