Уникальные безредукторные ветрогенераторы разрабатывает украинский конструктор - «Новости Электроники»

Николай Степанович Голубенко работал в КБ «Южное» главным конструктором бюро ракетных двигателей на твердом топливе. Он отмечен многими регалиями. Лауреат государственной премии СССР, награжден Орденом Дружбы народов, медалями «М. К. Янгель», «В.Ф. и А.Ф. Уткины» а также медалью «Ю. В. Кондратюк». Кандидат технических наук, академик инженерной академии Украины и академик международной инженерной академии, заслуженный изобретатель Украины, имеет около 200 авторских свидетельств на изобретения по ракетной технике.

Проектированием ветровых электрических установок или, как их называют в народе, «ветряки», Голубенко занялся еще в конце 80-х годов.

«Сначала это была классическая установка – ротор, редуктор и генератор, - поясняет Николай Степанович, - аналогичные активно использовали в Европе. Например, в Дании при населении около 5 млн. человек занимаются созданием ветроустановок аж 8 фирм. На сегодня суммарная мощность всех работающих в мире атомных электростанций составляет 400 тыс. МВт, а суммарная мощность ветряных станций уже 500 тыс. МВт».

Одним из основных элементов вертрогенератора является редуктор, необходимый для того, чтобы увеличивать обороты ротора. Вращается ветряк со скоростью всего лишь 15-30 оборотов в минуту, а после редуктора обороты увеличивается до 1500, в результате с такой же скоростью вращается и вал генератора, который вырабатывает электроэнергию. Это классическая схема, но она имеет существенные недостатки: редуктор – сложный и дорогой механизм (до 20% от стоимости всей ветроустановки), требует сезонной замены и очень быстро изнашивается.

Германская фирма «ЭНЕРКОН» первой создала безредукторную ветроустановку. Однако такая установка мощностью 7,8 МВт уже имела генератор диаметром, ни много ни мало, 12 метров, и весом 250 т. Словом, конструкция оказалась весьма громоздкой. Голубенко сразу понял, что такие ветряки бесперспективны, они не поддаются совершенствованию для увеличения мощности и т.д., поэтому данная конструкция – тупиковый путь. Хотя в Европе еще пытаются из этого что-то выжать – собирать генератор из двух частей и поднимать на высоту 160-180 метров, но необходимых для этого кранов еще нет.

Следует отметить, что среднегодовая скорость ветра в Европе такая же, как и у нас – 3,5 - 5 м/сек. На Азовском побережье она даже выше – 5,5 м/сек. Имеется в виду скорость на высоте 10 метров. Поэтому неподалеку от Мариуполя уже работает электростанция из 66 ветряков общей мощностью 200 МВт. Но все они иностранного производства, к тому же весьма дорогие – до 4,6 млн. долларов за штуку.

Николай Голубенко начинал с разработки «ветряков» мощностью 250 квт. Их изготовили на Павлоградском механическом заводе, а в 2002 году установили на Чукотке по инициативе ее губернатора Романа Абрамовича, ведь эти ветряки способны работать и при сорокаградусных морозах. С тех пор они окупили себя уже дважды.

Но, судя по всему, это не приносило большого удовлетворения украинскому конструктору. Его целью было избавиться от редуктора, а затем и от громоздкого генератора, и главное – увеличить мощность ветряков. И вот в 2000 году Николай Степанович запатентовал принципиально новую турбогенераторную схему. Он предложил неожиданную конструкцию – установить дополнительные генераторы с маленькими турбинами не где-нибудь, а непосредственно на лопастях ветряка и обойтись без редуктора. Это позволяет увеличить число оборотов в 12-15 раз и, соответственно, уменьшить их вес и стоимость генераторов. Так, при мощности ветряка 10 МВт общий вес 3-х генераторов составляет всего 48 т.

Ветряк такой конструкции был установлен в 2006 году на пути в Днепропетровский аэропорт. К сожалению, проработал он всего два года – подвел генератор, который разрабатывал московский институт. В генераторе возникала немыслимая вибрация. Пришлось ротор с генераторами демонтировать. Николай Голубенко решил и эту проблему – снизил вибрацию до минимума. Специалисты говорили, что это невозможно. Как пояснил Николай Степанович, просто в генераторе было не уравновешено магнитное поле, вот и все. Словом, для него это просто, хотя все считали кардинальное уменьшение вибрации невозможным. Тем не менее, проблема была снята. Но теперь, чтобы вновь запустить этот ветряк, нужны большие деньги, а их у частной фирмы не оказалось.

Самостоятельно Николай Степанович выполнил научно-исследовательскую работу, в которой показал принципиальную возможность создания турбогенераторной ветроустановки с немыслимой ранее мощностью – до 50 МВт. Нужно было поймать более сильный ветер, но эта задача оставалась в мире никем не решенной. Дело в том, что при увеличении высоты установки до 200 м годовая выработка электроэнергии возрастала в 1,5 раза. В Европе ветряки уже ставят на высоте 140 - 160 метров, и это практически предел для современных кранов. Выше пока никто забраться не может. А вот Николай Степанович понял, как это сделать.

Оказывается, можно установить турбину даже на высоте Эйфелевой башни (360 м), причем, не создавая невероятных кранов. И его идея, как и все гениальное, очень проста. Более того, ее мог бы предложить практически каждый. «Необходимо использовать принцип колеса обозрения, равномерно расположив в кабинах, которые находятся на высоте 30 метров, три полноценных большие турбины, - объясняет Николай Голубенко. - Таким образом, один генератор можно разместить на высоте даже 330 метров, а остальные два - чуть ниже, перекрывая лопастями огромную площадь и ловя большие потоки ветра».

Несколько компаний уже проявили заинтересованность в производстве таких ветряков на украинских заводах. Поэтому Николай Степанович уже создал в Днепре солидное конструкторское бюро, в котором работают около 30 специалистов.

Строительство электростанции из таких ветряков на Азовском или Черноморском побережье позволит подать в энергосеть Украины дешевую электроэнергию. А заключив договор с этой ветряной станцией, доступную энергию смогут получать предприятия или населенные пункты в любой части страны. Это может заставить и других производителей электроэнергии снижать тарифы.

Николай Степанович Голубенко в прошлом году отметил свое 80-летие, но он полон сил. К сожалению, три года назад ветеран лишился ног – сказалось работа в степи при низких температурах. Но это не помешало ему мыслить творчески и искать новые решения. «Живу, пока работаю», - говорит он.

Источник: dv-gazeta.info