Разработка российских инженеров сможет вырабатывать тепло из ветра

Горячий ветер

Ветрогенератор, как правило, вырабатывает электроэнергию. А уже потом — при необходимости — с её помощью получают тепло. Тепловетрогенерационный комплекс «Терус» позволяет этот этап исключить.

Разработку ветрогенератора в красноярском ОКБ «Микрон» (специализируется на выпуске горно-шахтного оборудования, изделий из цветных металлов и редукторов, выручка в 2022 году — 634,3 млн рублей) вместе с дочерней компанией «Тепловетровые технологии» начали пять лет назад. На серийное производство собирались выйти в 2023 году, но из-за изменений политической и экономической ситуации проект был приостановлен.

«В 2022 году взаимоотношения с иностранными партнёрами, с которыми мы работали и вместе проектировали ветрогенератор, прекратились. Компания подстраивалась под экономические реалии», — объяснили в конструкторском бюро.

Теперь ОКБ «Микрон» получил субсидию в рамках госпрограммы «Развитие промышленности и повышение её конкурентоспособности». Субсидия позволит компенсировать 70% фактических затрат на создание ветрогенераторов. До конца 2023 года необходимо изготовить действующий прототип ветряка. В последующие три — организовать серийный выпуск.

Сейчас ОКБ «Микрон» работает над прототипом ветряной установки мощностью 65 кВт. В дальнейшем собираются получить модельный ряд тепловетрогенераторов различной мощности (0,2 МВт, 0,5 МВт, 1 МВт, 2 МВт, 4 МВт).

В условиях Сибири

Установка должна соответствовать природным условиям Сибири. Конструктивные решения позволяют работать при температуре до –70°С и при небольшом ветре. Поэтому у ветряка пять лопастей, а не три, рассказал MASHNEWS генеральный директор «Тепловетровых технологий» Иван Тисленко.

«Нет ничего удивительного в физическом процессе получения тепла от ветряка. В электрогенераторе идут потери на тепло, и мы решили их использовать как полезную энергию. По статистике, тепловой энергии вырабатывается гораздо больше, чем электрической. Но без электричества тоже никуда, и у нас в разработке комбинированная система генерации. Мы не преобразуем электричество в тепло, но доля выработки электроэнергии при необходимости может достигать 50%. Наши ветрогенераторы не предназначены для создания больших ветропарков. Это, скорее, точечное энергообеспечение. Для небольших посёлков, отдельно стоящих промышленных зданий», — объясняет Тисленко.

Тепловетрогенерационный комплекс «Терус» работает так: вращение ротора с постоянными магнитами создаёт магнитное поле. Вихревые токи нагревают статор, в который заведён жидкостный контур, забирающий тепло. Жидкость через систему трубопроводов идёт на оборудование, которое снимает тепло для потребителя и для аккумулирующих ёмкостей.

Благодаря системе аккумулирования тепла, комплекс способен автономно работать в условиях безветрия до 10 суток. Использование энергии ветра позволяет вырабатывать дешёвую тепловую энергию: стоимость тепла, по предварительным расчётам, не превысит 1 тыс. рублей за Гкал.

Разработчики учитывают сложности с транспортной инфраструктурой в Сибири. Сборка ветрогенератора происходит в горизонтальном положении, потом конструкция поднимается штатными механизмами, без использования специальной техники. Генератор тепла весит меньше, чем электрогенератор.

В зарубежных ветроустановках стоимость оборудования без учёта монтажных работ составляет до 1 тыс. евро на 1 КВт мощности, «Терус», как обещают разработчики, будет дешевле.

Тепло всегда востребовано

Фото: www.polyset.kz

Ветроэнергетические технологии в России не стоят на месте. Есть проекты новой конфигурации ветрогенераторов: с вертикальной осью, диффузором, в виде воздушного змея, рассказал MASHNEWS директор Российской ассоциации ветроиндустрии Игорь Брызгунов.

«Получение тепла вместо или вместе с электроэнергией от ветрогенератора имеет право на жизнь. В конце концов, мы живём в стране с не самым тёплым климатом, и тепло от возобновляемого источника точно будет востребовано. Вопрос лишь в инвестициях сил, времени и средств, что, безусловно, влияет на результат», — поясняет Брызгунов.

К производителям оборудования для северных регионов, добавляет он, есть целый ряд запросов. Нужны противообледенительная система лопастей ВЭУ, хладостойкая сталь для башни, низкотемпературная смазка механизмов гондолы, применение бескрановых технологий при монтаже.

Если сейчас принять правильные экономические и технические решения, они будут работать потом долгие годы, считает Брызгунов.

Цилиндры из Новосибирска

Фото: ИТ СО РАН

Разработкой тепловетрогенератора занимались и в Институте теплофизики им. Кутателадзе Сибирского отделения РАН. Над этим проектом новосибирские учёные работали три года (начали в 2019-м). В их системе выработка электроэнергии вообще не предусмотрена.

В Новосибирске сконструировали два цилиндра, один вкладывается в другой, вся система помещается в ёмкость со специальной вязкой жидкостью. Цилиндры вращаются в противоположные стороны под действием ветряка, создавая каналы со взаимно движущимися стенками. Поток жидкости в них становится неоднородным, возникают вихри, которые повышают эффективность получения тепловой энергии. Разогретая в цилиндрах жидкость поступает в теплообменник, где передаёт тепловую энергию воде.

В Институте теплофизики получили патент на эту разработку. Однако никакого дальнейшего развития этот проект не получил, рассказал MASHNEWS главный научный сотрудник Института теплофизики, профессор Виктор Терехов.

«Инвесторы не заинтересовались этой разработкой. Может быть, мы не так старались, не так пытались и рекламировали. Но у нас самих не хватает как сил, так и средств на её продвижение. У нас есть лабораторная модель, то есть для тонких исследований. Сколько энергии выделилось, когда, как, где, при каких условиях. А натурная модель — это отдельная большая работа по проектированию, материаловедению и конструированию», — объяснил Терехов.