Поймай ветер. Кластер энергоэффективных технологий фонда «Сколково» - «Новости - Энергетики»

Мировая ветроэнергетика начала развиваться с нефтяного кризиса 1973 года и с тех пор уже не сбавляла темпов. Сейчас рынок ветроэлектрических установок (ВЭУ) растет более чем на 20% в год.

Планируется, что в странах Европейского сообщества доля ветроэнергетики к 2020 году достигнет 13%. Один из европейских лидеров – Дания – с 2011 года получает более четверти электроэнергии от ветро­электрических установок, а в 2030-м планирует довести этот показатель до 50%.

Ведущие мировые производители

ВЭУ – GE Energy (США), Vestas (Дания), Siemens Wind Power (Германия – Дания), Enercon (Германия), Suzlon Group (Индия), Gamesa (Испания), Goldwind (Китай), China Guodian Corporation (Китай), Sinovel (Китай), Ming Yang (Китай). Совместно эти компании контролируют более 75% рынка.
Всемирная метеорологическая организация оценивает потенциальные ресурсы энергии ветра в 170 трлн кВт·ч в год. Однако, желая использовать энергию ветра, человечество должно преодолеть и ряд специфических для этого источника проблем. Ветры – явление довольно постоянное, если оценивать их в большом временном масштабе, от года и дольше. Но на более кратких отрезках времени на ветер полагаться нельзя. Ветер может менять направление, иногда на несколько дней воцаряется полный штиль, зато в другой раз ветер станет настолько сильным, что сломает лопасти генератора. Так как мощность потока ветра пропорциональна кубу его скорости, даже относительно небольшие изменения скорости ветра приводят к значительным колебаниям мощности установки. Осложнения в работу генератора вносят дождь и снег. Ветроэнергетические установки могут создавать излишний шум и помехи в распространении радиоволн.

Решать эти проблемы можно совершенствуя методы управления энергетическими установками, чтобы перераспределять энергию с тех ветряных станций, где в данный момент она вырабатывается с избытком, в места, где сейчас ветер утих. На ветряных электростанциях используют разнообразные аккумуляторы. Помимо электрических это могут быть воздушные аккумуляторы, где ветер нагнетает воздух в баллоны, а потом, когда наступает штиль, этот воздух выходит из баллонов и вращает лопасти генератора. Есть и водяные аккумуляторы, в которых силой ветра в высокий резервуар закачивается вода, потом способная вращать турбину. Есть даже химические аккумуляторы: в них энергия ветра разлагает путем электролиза воду на водород и кислород, которые потом можно использовать в газовой турбине. Все эти методы направлены на обеспечение равномерной работы электростанции, не зависящей от капризов ветра.

В составе кластера энергоэффективных технологий фонда «Сколково» разработки в области ветроэнергетики ведет иркутская компания «Аэрогрин». Разработанная ею ветряная турбина не зависит от направления ветра, может работать в дождь и снег и выдерживать ураганные ветры со скоростью до 30 м/с. Более того, корпус турбины снабжен солнечными батареями, которые позволяют вырабатывать энергию даже в безветренную погоду. По оценке разработчика, себестоимость 1 кВт·ч электроэнергии, полученного на этой установке, составляет три рубля, тогда как на трехлопастных ветряках, часто используемых в ветряной энергетике, она доходит до шести рублей.

Другая компания, «Оптифлейм солюшенз», работающая в Санкт-Петербурге, также разрабатывает турбинные ВЭУ, которые отличаются пониженным шумом в работе и безопасностью для людей и птиц, так что их можно устанавливать даже на крышах городских домов. В 2012 году «Оптифлейм солюшенз» стала первой российской компанией, получившей статус резидента Университетского исследовательского центра (University City Science Center) в Филадельфии.