Ветроэнергетические установки играют в Европе, в том числе и в Германии, все более важную роль. Самыми перспективными считаются так называемые оффшорные ветропарки, то есть комплексы ветроустановок в море у побережья, где сила ветра выше, чем на суше. Однако строительство ветрогенераторов на воде обходится очень дорого, поэтому оно окупается лишь в том случае, если ветропарк вырабатывает достаточное количество энергии. Этой теме - путям повышения эффективности оффшорных парков - была посвящена прошедшая в Гамбурге конференция Hamburg Offshore Wind 2009. На ней были представлены концепции ветрогенераторов следующего поколения.

Гигантомания или трезвый расчет?

"Мы сегодня даже и вообразить не можем, как будет выглядеть оффшорный ветропарк лет через десять, - утверждает инженер Петер Дальхоф (Peter Dalhoff), эксперт в области ветроэнергетики в компании Germanischer Lloyd. - Здесь, на конференции, мы узнали, что в Британии проектируются установки повышенной мощности для размещения в открытом море. Уже в ближайшие годы там будут созданы новые ветропарки общей мощностью 25-30 гигаватт".

25-30 гигаватт - это суммарная мощность 30-40 современных атомных или угольных электростанций. Чтобы реализовать столь амбициозный проект, нужно воздвигнуть тысячи новых ветроустановок, причем гораздо большей мощности, чем нынешние. Сегодня самый мощный ветрогенератор вырабатывает около 2 мегаватт электроэнергии, что покрывает потребности примерно 5 тысяч домашних хозяйств. Но инженеры-проектировщики мыслят уже иными масштабами.

"В самое ближайшее время будет запущена в серийное производство установка мощностью 6 мегаватт, - говорит Петер Дальхоф. - Завершается разработка установок мощностью от 6,5 до 10 мегаватт. А конструкторы уже обсуждают проект создания установки мощностью 15 мегаватт".

Этот рост мощности должен быть достигнут, прежде всего, за счет увеличения высоты башни и диаметра ветроколеса уже привычной горизонтально-осевой трехлопастной пропеллерной ветроэнергетической установки. Самая исполинская из них будет оборудована ротором, лопасти которого размерами превосходят Кельнский собор.

Ось горизонтальная или вертикальная?

Но есть и альтернативные идеи. "К ним относятся ветроустановки на базе так называемого ротора Дарье (Darrieus) с вертикальной осью вращения ветроколеса, - говорит Питер Хантер (Peter Hunter), инженер-проектировщик британской конструкторской фирмы VertAx Wind в Гилдфорде. - Описать словами такую установку довольно трудно. Представьте себе вращающуюся, словно карусель, люстру с тремя свечами, только вместо свеч - лопасти. Они имеют форму огромных прямоугольных пластин, высота которых во много раз больше ширины, и напоминают поставленные на попа доски".

К этому остается добавить, что диаметр такой "люстры" должен составить 140 метров, высота "свечи" - 110 метров, а проектная мощность установки - 10 мегаватт. "У такой установки есть ряд очень важных преимуществ, - поясняет Питер Хантер. - Классическую горизонтально-осевую турбину нужно постоянно ориентировать на ветер, то есть непрерывно отслеживать направление ветра и поворачивать ветроколесо ему навстречу. А для турбины в вертикально-осевом исполнении направление ветра значения не имеет. Кроме того, горизонтально-осевые установки автоматически отключаются, если сила ветра превышает некоторое максимально-допустимое значение и ротор начинает вращаться слишком быстро. А наши установки могут работать при любой силе ветра, даже в сильный шторм".

Но этим достоинства ротора Дарье не исчерпываются. Так, он обеспечивает ту же эффективность использования энергии ветра, что и стандартные установки, при низкой быстроходности, а его плоские прямоугольные лопасти проще в изготовлении и подвергаются гораздо меньшим нагрузкам в процессе эксплуатации, чем криволинейные лопасти пропеллерных турбин. Поэтому новые вертикально-осевые ветроустановки будут, скорее всего, дешевле и долговечнее, чем нынешние горизонтально-осевые, - считает Питер Хантер. По его словам, прототип такого ветрогенератора будет готов уже через три года и, если испытания пройдут успешно, быстро завоюет рынок.

Питер Дальхоф высказывается более осторожно: "Я думаю, если предложить энергетикам такую конструкцию сегодня, они только рассмеются. Ведь им нужна опробованная, надежная, хорошо себя зарекомендовавшая техника. Но это не значит, что альтернативные концепции обречены на провал и не надо их разрабатывать. Просто времени на это потребуется больше".

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Ефим Шуман