ДЕМОКРАТИЧНА УКРАЇНА ТЕХНІКА
ЗАПРЯГЛИ ВІТЕР У «МАЛУ» ЕНЕРГЕТИКУ
Донедавна я знав, що одне з найбільших вітчизняних машинобудівних об’єднань — відкрите акціонерне товариство «Мотор Січ», головне підприємство якого розмістилося в Запоріжжі, виробляє різні авіаційні двигуни для багатьох типів літаків та вертольотів, газотурбінні та парогазові електростанції, газоперекачувальні агрегати для компресорних станцій на газопроводах, різноманітні товари народного споживання. Але нещодавно довідався, що серед актуальних напрямів, які нині успішно розвиваються на цьому заводі, є і... вітроенергетика. А точніше — проектування та виготовлення ефективної техніки для неї.

Про цю сферу діяльності запорізьких двигунобудівників та її перспективи мені під час відвідання заводу розповів заступник технічного директора, керівник конструкторсько-технологічного управління ВАТ «Мотор Січ» Леонід Пирогов.

Автономні джерела
Перш ніж перейти до конкретики справи, потрібно, мабуть, дещо пояснити. Авторові цих рядків торік довелося побувати в Дніпропетровську й згодом висвітлити на сторінках «Демократичної України» те, як у виробничому об’єднанні «Південний машинобудівний завод» виготовляють за ліцензіями вітроенергетичні агрегати потужністю 100 та 600 кіловат. Тоді ж я відвідав Новоазовську вітроенергетичну станцію (ВЕС), що неподалік від узбережжя Азовського моря, у Донецькій області. Там працюють агрегати дніпропетровського виробництва, подаючи електричний струм у систему оптового енергетичного ринку України (про це також дізналися читачі «ДУ»).
Отож тепер у мене виникло запитання щодо особливостей того, чим у царині техніки для вітрової енергетики займаються запорізькі моторсічевці (на відміну від дніпропетровських південмашівців).
З’ясувалося: якщо дніпропетровці виробляють досить потужні вітроагрегати для мережевої енергетики, то запоріжці створюють вітроенергетичну техніку зовсім іншого класу (один її модуль має розрахункову потужність 0,8 кіловата), і призначається вона для «малої» вітроенергетики. Конкретно — для автономного електропостачання таких невеликих або ж віддалених об’єктів, як окремі фермерські господарства та бази відпочинку (куди подавати електрострум за допомогою ЛЕП невигідно чи важко через природні фактори), а також можуть використовуватися (завдяки своїй компактності й невибагливості в обслуговуванні) у різних важкодоступних місцях — у геологічних експедиціях, на метеорологічних та навігаційних постах, радіорелейних пунктах, у садибах дачників тощо.
— В одному такому автономному вітроенергетичному агрегаті,— пояснює Леонід Пирогов,— може бути (залежно від потреб замовника та його побажань) по кілька 0,8-кіловатних модулів (у «номінальному» варіанті їх п’ять). А оскільки в комплекті такої автономної ВЕС є батареї акумуляторів, які підзаряджаються від вітроагрегата, то господарство замовника отримуватиме від цієї ВЕС електроенергію не лише тоді, коли дме вітер, але й у штильову, безвітряну погоду.
Свої вітроенергетичні агрегати запорізькі моторсічевці вже встановили для експлуатації у двох місцях у Приазов’ї. Перше з цих місць — на одному з островів, що на Сиваші, де функціонує вівчарська ферма й мешкають її працівники,— там тепер працюють три вітроагрегати. А друге місце для агрегатів автономної ВЕС обрали на фермі, де розводять страусів,— на Обіточній косі, що на півдні Запорізької області. Між цією фермою й «великою землею» — 26 кілометрів суцільного бездоріжжя.
— У подібних місцях,— веде далі Леонід Олексійович,— пошук у сфері вітроенергетики розпочинали із спроб встановити там автономну ВЕС, виготовлену в США. Але це не привело до бажаних результатів, оскільки в приазовських краях вітри не відзначаються постійністю ані за напрямами, ані за силою. Тож виникла потреба у створенні мобільної вітроелектростанції, для якої ці нерідкі зміни сили і напряму вітру не ставали б на заваді. Саме таке завдання і вирішили фахівці «Мотор Січі».

Потужність — за потребами
Подальший мій екскурс у вітроенергетичну тематику, який розпочався в службовому кабінеті Леоніда Пирогова, тривав у тому ж корпусі — виробничій ділянці, де можна було побачити різні компоненти агрегатів для автономної ВЕС. Зокрема, в одному з приміщень здійснювалися копіткі й високоточні операції з формування півтораметрових завдовжки лопатей (на кожній вітроголовці їх по три). Ці лопаті, прикріплені до головки вітроагрегату, обертаються навколо горизонтальної осі, а сама вітроголовка, встановлена на металевій вежі, повертається навколо вертикальної осі в той чи інший бік — залежно від напряму вітру.
— Електрогенератор у такій створеній нами вітроголовці,— пояснює Леонід Олексійович,— зібрано із використанням постійних магнітів, виготовлених із рідкоземельних елементів. Саме такі магніти, незважаючи на їхні розміри та порівняно невеликі оберти генератора, дають змогу отримувати електричний струм чималої сили.
Фахівці підрахували, яка кількість електроенергії виробляється одним 0,8-кіловатним модулем такої автономної ВЕС за різної швидкості вітру. Скажімо, коли його середньомісячна швидкість — чотири метри за секунду (це становить 14,4 кілометри за годину), то протягом місяця один згаданий модуль ВЕС даватиме 110 кіловат/годин електроенергії. Коли середньомісячна швидкість вітру — 4,5 м/сек (16,2 км/го) — 140 квт/год протягом місяця. А якщо середньоміячна швидкість вітру становитиме вісім метрів за секунду (28,8 км/год), то за місяць один такий модуль ВЕС виробить 570 квт/год електроенергії.
Подбали конструктори і про те, аби у випадках, коли швидкість вітру стає занадто великою — настільки, що це може загрожувати агрегату руйнуванням,— спрацьовували б запобіжні пристрої, встановлені на кожній лопаті «вітряка». Ці невеличкі пристрої, спроектовані фахівцями Харківського авіаційного інституту, не заважають обертанню лопатей вітроагрегату в разі його повсякденного функціонування. Але коли швидкість вітру, зростаючи, досягне певної критичної величини й виникає небезпека руйнування техніки, пристрої повертають кожну з лопатей на 90° відносно їхнього робочого положення. Тобто лопаті стають до напряму вітру своїм ребром — і в такому положенні гальмуються й стопоряться нерухомо — доти, доки швидкість вітру не знизиться до безпечних величин.
Струм з вітрового електрогенератора, як вже зазначалося, заряджає акумуляторні батареї. Найкращими з них для цієї техніки, якщо брати до уваги співвідношення показників якості та ціни, виявилися компактні акумулятори, виготовлені на Тайвані: вони не лише мають чималий гарантійний термін (10-15 років), але й не потребують якогось спеціального обслуговування. А кількість акумуляторів у такій батареї визначається залежно від конкретних потреб господарства, яке забезпечуватиметься електроенергією від автономної ВЕС (про цей підрахунок — трохи далі).
Електрогенератор вітроголовки має давати номінальну напругу — 48 вольт. Оскільки швидкість вітру не є постійною, то з генератора вітроголовки на зарядний пристрій подається струм з напругою в діапазоні від 40 до 58 вольт.
Але ж для освітлення житлових і господарських приміщень об’єкта (наприклад, ферми) та роботи наявної там виробничої та побутової техніки потрібен змінний струм зі стандартною напругою 220 вольт і частотою 50 герц. Перетворення постійного струму з підзаряджених вітрогенератором акумуляторних батарей, у потрібний споживачу змінний струм, здійснюється за допомогою призначеного для цього пристрою — інвертора. До речі,— зауважує Леонід Пирогов,— серед інших технічних та економічних вимог до інвертора в такій автономній системі вітрової енергетики однією з визначальних є якомога менше споживання таким інвертором електроенергії «на себе». Адже здебільшого саме через високе власне електроспоживання були — після порівняльних випробувань — відхилені інвертори декількох американських, західноєвропейських, російських та інших виробників. А інвертор, котрий щонайкраще відповідав усім вимогам, ми після тривалих пошуків знайшли... у нашому Запоріжжі — на місцевій фірмі «Імпульс». Їхні інвертори, як виявилося, споживають «на себе» усього лише по десять ват на один кіловат (тобто власне електроспоживання такого пристрою не перевищує одного відсотка).
Металева вежа (вона досить легка й монтується із секцій) для вітроголовки ВЕС може бути заввишки від восьми до 21 метра. Якщо вежа автономної ВЕС встановлюється на відкритій місцевості, то обирають порівняно висотку. А коли об’єкт (скажімо, турбаза) оточено деревами, які створюють перепону вітрам у приземному шарі атмосфери, доводиться піднімати вітроголовку на вежі вище за верхівку дерев — туди, де дмуть вітри.

З прицілом на завтра
Середній за кількістю набір складових вітроагрегату автономної ВЕС запорізького виробництва — п’ять згаданих модулів по 0,8 кіловата кожен, що загалом дає електричну потужність чотири кіловати. Це, здавалося б, небагато. Але ж, як свідчать виконані фахівцями підрахунки, і такої потужності може цілком вистачити для енергозабезпечення, скажімо такого об’єкту, як порівняно невелике фермерське господарство із житловим будинком і виробничими приміщеннями,— зазначає Леонід Олексійович. Він навів мені перелік усіх компонентів енергоспоживання на такій фермі, їхню номінальну потужністю (у ватах), середню тривалість функціонування на добу та середньодобові і середньомісячні витрати електроенергії.
Цілодобово (періодично то автоматично вмикаючись, то вимикаючись) працює холодильник (із номінальною потужністю у 120 ват), який споживає 0,84 кіловат/години електроенергії на добу і 25 кіловат/годин на місяць. Телевізор (з номінальною потужністю у 80 ват) буває ввімкнений у середньому по п’ять годин на добу; добове споживання ним електроенергії — 0,4 квт/год, місячне — 12 квт/год. Заглибний насос для водопостачання (номінальною потужністю 400 ват) працює протягом доби по дві години; за добу він споживає 0,8 квт/год електроенергії, за місяць — 24 квт/год. Водонагрівач (номінальною потужністю один кіловат) функціонує по три години на добу, тож добове споживання ним електроенергії становить три кіловати за годину, а місячне — 90 квт/год. Кормодробарка (номінальною потужністю один кіловат) протягом доби працює близько півгодини; добове споживання електроенергії цим агрегатом — 0,5 квт/год, а місячне — 15 квт/год. Молочний сепаратор (номінальна потужність 50 ват) також функціонує по півгодини на день; добове споживання ним електроенергії — 0,025 квт/год, місячне — менш як два кіловат/години. Й, нарешті, система освітлення приміщень такої невеликої ферми (виробничих і житлових) має, в середньому, п’ять електричних ламп. Якщо за прикладом високорозвинених країн (їхні новації починають все частіше впроваджувати в Україні) звичайні електролампи замінити на енергозбережні (такі лампи потужністю від 13 до 23 ват за рівнем освітлення еквівалентні звичайним лампам потужністю від 60 до 100 ват), то загальна номінальна потужність, потрібна на систему освітлення ферми, становитиме близько 120 ват; середній час їхньої роботи — по п’ять годин на добу; добове споживання електроенергії — 0,6 квт/год, а за місяць — 18 квт/год.
Отже, сумарна електрична потужність усього на фермі, що потребує струму, становить 2,77 кіловата (тобто вітроагрегатів з п’ятьма 0,8-кіловатними модулями вистачить із чималим запасом). Загальне ж середньодобове споживання електроенергії на такій фермі складатиме 6,2 квт/год, а місячне — 186 кіловат/годин.
Як сказав мені Леонід Пирогов, один такий вітрогенератор у комплекті, який здається запоріжцями в експлуатацію «під ключ», коштуватиме замовнику 75 тис. гривень, що є цілком прийнятною ціною. До того ж, автономна ВЕС, на відміну від дизель-генератора, працює тихо, не потребує пального (вартість якого невпинно зростає) і — що також дуже важливо — є екологічно чистим джерелом електроенергії.
Налагодивши в себе на підприємстві виробництво вітроенергетичних агрегатів з модулями по 0,8 кіловата, конструктори, технологи та інші фахівці ВАТ «Мотор Січ» нині працюють над створенням техніки для завтрашнього дня — більш потужних вітрогенераторів (на п’ять кіловат).

Вадим ФЕЛЬДМАН, Київ — Запоріжжя
також у паперовій версії читайте:

• СТВОРЕНА СУПЕР-ФЛЕШКА З ОБСЯГОМ ПАМ'ЯТІ ДВОХ DVD-ДИСКІВ
• АВТОМОБІЛЬ САМ ЗУПИНЯТИМЕТЬСЯ ПЕРЕД ПЕРЕШКОДОЮ

назад »»»