Евгений Соломин, доктор технических наук, профессор кафедры «Электрические станции, сети и системы электроснабжения» ЮУрГУ рассказал нам о том, как на базе университета родилась удивительная модель ветрогенератора.

Ветер дует бесплатно

Как вспоминает наш герой, все началось с Ильменского фестиваля. Евгений Викторович приехал туда с друзьями и, как это иногда бывает, увлекся красотами уральской природы, величественными соснами, приветственно качающими своими кронами. О чем при виде красот природы подумаете вы? А о чем подумал ученый? Ответ вас удивит: Евгений Соломин подумал о том, что сосны колышет… бесплатный ветер. Именно так родилась идея разработки новой ветроэнергетической установки.

Команда ученых ЮУрГУ предложила идею американским партнерам – те охотно откликнулись, помогли решить финансовый вопрос, и работа закипела. Первые установки были малоэффективными, но разработчики не сдавались. Даже выиграли грант на миллион долларов. В результате к созданию ветрогенератора подключились, помимо южноуральских специалистов, представители из Государственного ракетного центра имени Макеева, корпорации Empire Magnetics и Национальной лаборатории университета Беркли.

В результате с 2003 года по сегодняшний день было разработано порядка семи различных типов установок, произведено свыше 40 экспериментальных образцов.

– Сегодня наши ветроэнергетические установки разбросаны по всему миру: пять из них находится в США, при этом три расположено на территории лаборатории Беркли, одна установлена на буй в заливе Сайсун, колышется на волнах и освещает фарватер для кораблей в заливе города Окленд, одна стоит около Сан-Диего, находится в частном пользовании. Еще одна установка уехала в Японию, мы сами смонтировали – японцы были довольны. Остальные находятся в России, в основном – в центральной части. Две уехали на север, на мыс Канин Нос в Арктике и эксплуатируются для электроснабжения дифференциальных станций НИИ Космического приборостроения, – рассказывает Евгений Соломин.

«Собирать» ветер массово

Экспериментальная часть была завершена, и ученые столкнулись с новыми трудностями, ведь установку нужно было выводить на серийное производство. К счастью, судьба «подкинула» нового союзника – два года назад разработкой заинтересовалось Московское конструкторское бюро «Кунцево», которому понадобились изделия южноуральских ученых. Но поскольку в наличии были только экспериментальные образцы, вопрос о производстве серийных изделий начал разрешаться сам собой. В следующем году будет дан старт выпуску больших установок для нужд Министерства обороны России, затем будет предпринята попытка коммерциализации. КБ «Кунцево» имеет лицензию на патент, но только на механическую составляющую проекта, и теперь совместно со специалистами ЮУрГУ дорабатывает ветрогенератор, чтобы его можно было выпускать в серийное производство. За «мозг», систему управления установкой, отвечает команда Евгения Соломина. К слову, модель уральцев пытались повторить ученые из Америки, Японии и Австралии – не смогли!

Что же получит пользователь, который уже совсем скоро сможет купить технологическое чудо южноуральских разработчиков? Ветроэнергетическую вертикально-осевую многоярусную высокоэффективную установку, номинал которой – три киловатта.

– Номинал всегда обозначается на скорости ветра, равной 11 метрам в секунду. Три киловатта – это максимум, что может выработать установка, так устроена система автоматической аэродинамической стабилизации скорости вращения. На наших ветрах в среднем она производит около 400 ватт. Если мы умножим это на 24 часа и на 30 дней, то получится примерно 300 киловатт-часов электроэнергии в месяц. Этого достаточно для семьи из трех-четырех человек. Без теплоснабжения. Можно будет обеспечить электричеством трехкомнатную квартиру площадью 100-150 квадратных метров, – приводит расчеты Евгений Викторович.

Полжизни – экономия!

Какую же выгоду сможет извлечь пользователь? Ответ прост: значительную! После того как установка будет упрощена, облегчена и удешевлена, в массовом производстве она будет стоить около 350 тысяч рублей. Если китайские аналоги работают без поломок полгода, то южноуральская модель прослужит порядка 50 лет! Окупится она при своей стоимости уже через пять лет. Остальные 45 – одна сплошная выгода. Ветер бесплатный, а технического обслуживания установка почти не требует.

– Помню, на одном из этапов разработки американцы попросили нас просчитать срок службы деталей. Он считается замысловато – несколько компонентов изделия ставят на вибростенд и трясут. Причем трясут так, что час – это будто два дня. Смотрят, когда разрушится. Мы протрясли–протрясли, получилось так, что установка должна была разрушиться через 107 лет. Конечно, в процессе облегчения, упрощения и усовершенствования конструкции этот срок стал меньше, но можно сказать, что взрослому покупателю она прослужит всю жизнь, – улыбается Евгений Соломин.

Профессор также уточняет, что качество изделий проверено не только в лабораторных условиях – напомним, что две станции были установлены в Арктике. Там уже давно испытывали ветроустановки производителей разных стран – более 20 моделей. Не выжила ни одна, кроме южноуральской – она не сломалась при порывах ветра 60 метров в секунду. К слову, если в Челябинске подует ветер со скоростью 40 метров в секунду, то городские дома останутся без крыш.

Помимо «неубиваемости», у ветрогенераторов есть еще несколько плюсов. Во-первых, сама конструкция. Традиционно под ветроустановкой мы представляем что-то типа ветряной мельницы с горизонтальной осью вращения (то есть параллельной земле). Для того чтобы такая установка работала, ей нужен ветер, дующий в определенном направлении. Конечно, она, установка, имеет «хвост» (флюгер), который будет поворачиваться и этот самый ветер ловить, но при смене его направления теряется, порой, до 80 процентов мощности. Вертикально-осевой же ветрогенератор равнодушен к направлению ветра – откуда он не подует, установка будет работать. И будет работать более эффективно, чем конкуренты, потому что она к тому же многоярусная, то есть на одной мачте (стоимость которой составляет до 50 процентов от цены всей установки) можно разместить несколько ярусов, а фактически несколько установок, что, безусловно, выгоднее. Уникальность установки обеспечивают более 30 патентов.

Все сможешь сам

Высокоэффективную трехкиловаттную установку можно будет купить в магазине и смонтировать самостоятельно. Ее создатели предполагают распространять разработку через дилерскую сеть – первый опыт создания такой «паутины продаж» был предпринят в 2012 году. Услуги ремонта, установки, обслуживания и, конечно же, продажи, будут оказывать автосервисы.

– Ветроэнергетическая установка – это объект повышенной опасности: крутится, вертится, вырабатывает электроэнергию. Это серьезная штука, как автомобиль. Она может быть friendly (дружественной), а может и не очень. Для обеспечения безопасности ее следует устанавливать на мачте, с растяжками или без. Но так как сама мачта может стоить 150-200 тысяч, лучше минимизировать затраты: вместо 12 - 20-метровой мачты купить четырехметровую и поставить ее на крышу. Места не занимает. Никуда не надо ходить и стеречь, чтоб «не позаимствовали». По технике безопасности ее необходимо окружить зоной отчуждения радиусом 50 метров, – объясняет «правила игры» Евгений Соломин.

Конечно, вы можете задать вопрос, а что же делать, если ветра не будет? Ответ прост – использовать энергию солнца. Благодаря тому, что к работе подключились профессионалы из «Кунцево», ветроустановки будут дополнены солнечными батареями и аккумуляторами: получится мощный энергокомплекс. Если нет ветра – будет солнце, не будет солнца – подует ветер. Нет ни того, ни другого – заряд аккумулятора все равно даст лампочкам на люстре светить, а холодильнику морозить продукты. И даже постирать белье позволит – хотя ситуация с отсутствием солнца возможна, скорее, только разве что ночью, когда большинство из нас спит.

Предполагается и создание микроветроустановки мощностью 100 - 500 ватт. Она сможет обеспечивать электричеством что-нибудь конкретное – например, газовый котел отопления, который не может «гонять» горячую воду по трубам, если «света нет».

О других разработках специалистов ЮУрГУ мы расскажем в одном из следующих номеров.

Фто Алексея Гольянова