Все записи
18:57  /  30.10.19

1609просмотров

Ветроэнергетика — во-первых, это красиво

+T -
Поделиться:
 Фото: Karsten Würth/Unsplash
Фото: Karsten Würth/Unsplash

«The answer, my friend, is blowing in the wind, the answer, is blowing in the wind…» — Бобу Дилану не зря дали Нобелевскую премию, он знал, что такое настоящая романтика, как и другой неисправимый идеалист Рэй Бредбери со своим «Холодный ветер, теплый ветер», не говоря уже о Маргарет Митчел и Scorpions. Что может быть романтичнее парусника, развевающегося плаща, парящего воздушного шара? «Ветер веет, где хочет», «ветер в рукавицу не поймаешь», «за ветром не угонишься» — всю историю человечества мем о свободе и своенравии ветра полировался, отвечая на запрос о приключениях и великой силе, которая понесет тебя им навстречу.

Наверное поэтому и сейчас, когда мы дожили до беспроводной связи, зондовых микроскопов, расшифровки генома и квантовой телепортации, нас завораживают вышки ветрогенераторов, как в средние века завораживали наших предков ветряные мельницы. К слову сказать, с них и началась европейская пейзажная живопись, символом «нового» креста они присутствовали на светских полотнах, символизируя благословение небом трудов человека.

Ветрогенератор тоже способен «держать» пейзаж, и, хотя лопасти у него три, символизма в них тоже хоть отбавляй. Вспомним хотя бы греко-кельтский трискелион (три ноги, выходящие из одной точки) — символ физической силы, мы бы сказали «динамической энергии», победы и — внимание — прогресса! А для тех, кто любит посовременнее, можно предложить ортогональную изометрическую проекцию — в которой оси координат образуют между собой углы в 1200, в точности как лопасти ветряка…

Все это я написала на одном дыхании, практически не глядя в блокнот и не отрывая взгляда от первых башен одного из трех новых ветропарков в Ростовской области. Зачем безуглеродная энергетика нашей углеводородной стране? Так и хочется сказать, потому что это красиво! Ведь красота бывает не только визуальная: идея чистой энергии пробивает себе дорогу, потому что она логична и в конечном счете безальтернативна.

Кстати, первый ветрогенератор имел восемь лопастей, и вращались они в горизонтальной плоскости. Его построил Джеймс Блитт, профессор шотландского колледжа Андерсена. Джон Андерсон — известный физик и педагог – посвятил себя вопросам применения науки в промышленности и завещал все свое имущество на основание соответствующего учебного заведения. Блитт, следуя заветам патрона, не гнался за эффективностью, ему было важно проиллюстрировать идею, что ветер может не только молоть зерно или поднимать воду, но и заряжать электрический аккумулятор. Опыт удался, но экономически никого не заинтересовал, к тому же в конце XIX века, а это был 1887 год, в Шотландии на каждого изобретателя приходилось сто мракобесов. Блитта даже обвинили в колдовстве, а его ветряки скромно работали в саду, обеспечивая электричеством коттедж ученого и местный лазарет.

Ветропарки, которые растут в Донских степях — это 78 ветроэнергетических установок мощностью 3,8 Мвт каждая (!). Не прошло и ста пятидесяти лет, а никто больше не считает электричество «работой дьявола», и на смену дереву и металлу пришли просто фантастические композитные материалы. Башни ветрогенераторов возвышаются на 87 метров, а их железобетонные основания уходят глубоко под землю. Современные ветрогенераторы это «сумма технологии», что не может не вызывать у наблюдателя оптимистический подъем. Их вращающиеся между небом и землей спицы – не прости «чистая», неисчерпаемая, энергия, это эстетически прекрасный образ, удивительно созвучный и природе и технике.

Понятно, что весь облик конструкции появился из практических соображений. И трехлопостные винты не прости красивы и символичны, они оптимальны. Лопасти движутся под давлением ветра, но они же преодолевают сопротивление воздуха, которое их тормозит, и чем выше обороты, тем сопротивление выше. Если лопастей много, потери складываются, плюс возникает завихрение воздуха, и лопасти, идущие сзади преодолевают и его. Если же в роторе будет целый лес лопастей, то он вообще будет тормозить набегающий ветер, образуется «воздушная шапка», которая будет рассеивать потоки в стороны.

Многое зависит от величины угла атаки ветра, быстроходности винта, веса, и, конце концов, цены лопасти. Однолопастной генератор будет веселее всех крутиться, вроде все эффективно и дешево, но при больших оборотах возрастает влияние аэродинамики, и если не рассчитать все идеально, то вибрация разнесет и винт, и ветряк. Но «идеально» — это не про работающие механизмы в живой природе. А трехлопастным роторам некоторый дисбаланс не страшен, и обороты у них достаточны высокие.

В оборотах сомневаться не приходится, ветропотенциал у Ростовской области не просто богатый, а богатейший, вполне соответствующий крупнейшей региональной инвестпрограмме. Инвестирует в Ростовский ветропарк Фонд развития ветроэнергетики, специально созданный компаниями РОСНАНО и Фортум для грамотного отбора проектов, подбора поставщиков, и непременного развития программы локализации производства оборудования на территории России, которым РОСНАНО занимается совместно с западными и российскими технологическими партнерами.

Интересно, что идея ветрогенерации, сделав историческую петлю, не впервые возникла на российской почве. Сейчас она продиктована в основном экологическими соображениями и расчетом на перспективу. А было время, когда ветряки строили из-за отсутствия передающих и распределительных сетей, да и вообще из-за отсутствия крупных электростанций. В 20-е годы с их «лампочками Ильича» огромные пространства Советского Союза электрифицировались во многом за счет «крестьянских ветряков», их изготавливали прямо на месте, как правило, один на деревню из двухсот домов.

Но уровень изучения вопроса был отнюдь не «крестьянский». Его коснулся даже сам великий отец гидро- и аэродинамики Николай Жуковский с подачи одного из многочисленных изобретателей того времени. В 1925 году в Центральном аэродинамическом институте был организован Отдел ветряных двигателей, занимавшийся конструированием и проблемами вариабельности выработки энергии, и в 1930 в Курске открылась первая в СССР ветроэлектрическая станция, а Ялтинская ВЭС, заработавшая в 1931, стала крупнейшей в мире.

В конце концов такие сложности, как зависимость от скорости ветра, подверженной капризам погоды, суточным и годовым циклам, свели на нет советскую ветроэнергетику, заместив ее надежной системой распределения от огромных ГЭС и ТЭЦ. НО сегодня они легко преодолеваются наличием хороших аккумуляторов и собственных оригинальных распределительных систем. Есть правда миф о том, что резервирование и хранение энергии подразумевает высокие затраты, но ведь сейчас резервируются не отдельные объекты, а энергосистема система в целом, и с ростом общей установленной мощности, величина резерва снижается.

Что же касается непрофессиональных, а бытовых мифов о шуме и инфразвуке, мерцающей тени, проблеме миграции перелетных птиц и опасности обрушения лопастей, то все они так или иначе преодолеваются: ветрогенераторы в соответствии с нормами строят подальше от жилья, если нужно, на время выключают, а безопасность их доведена до полного совершенства. Ветер — надежный источник энергии, а ветроэнергетика — самая быстроразвивающаяся отрасль энергетики в мире.