МОСКВА, 5 авг — РИА Новости. Модульную ветроэнергетическую установку (ВЭУ), адаптированную для суровых условий Арктики, с использованием цифровых технологий разработали ученые Санкт-Петербургского Политеха. По их мнению, разработка повысит эффективность энергоснабжения удаленных населенных пунктов и промышленных объектов в северных регионах. Результаты исследований опубликованы в журнале Thermal Engineering.
Значительная проблема энергоснабжения в Арктике – высокая сложность транспортировки топлива для дизельных электростанций, снабжающих электричеством удаленные логистические пункты на трассе Северного морского пути, населенные пункты и точки нефтедобычи. Из-за этого существенно растет стоимость самого топлива для потребителей и полученной с его помощью электроэнергии.
В то же время прибрежные территории России, арктические острова и шельфовые зоны в Северном ледовитом океане обладают высоким ветроэнергетическим потенциалом. Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого предложили использовать для получения электричества ветро-дизельные энергокомплексы с модульными ветроэнергетическими установками мощностью 100 кВт.
По мнению исследователей, это существенно повысит энергоэффективность и снизит затраты на энергоснабжение, уменьшит вредные выбросы и парниковые газы в отдаленных регионах с ранимой арктической природой.
«
"Подобные ветроэнергетические установки очень востребованы в Арктике. Наши экспертные маркетинговые исследования показали, что рынок ветроэнергетических установок может составить более 4500 изделий", – рассказал профессор Высшей школы гидротехнического и энергетического строительства СПбПУ, заведующий НИЛ "Цифровое проектирование энергетических сооружений в Арктике" Научного центра мирового уровня "Передовые цифровые технологии" Виктор Елистратов.
Модульная конструкция установки (ветроколесо, гондола, башня, фундамент, система самоподъема) упрощает транспортировку и установку в районах с вечной мерзлотой, так как каждый элемент установки может быть доставлен и смонтирован отдельно, без привлечения тяжелой техники.
Оптимизированная форма лопастей ветроколеса и использование современных материалов, по мнению разработчиков, позволяет установке генерировать электроэнергию даже при относительно низкой скорости ветра в 6-9 м/с и увеличивает выработку электроэнергии как минимум на 20% по сравнению с традиционными ветрогенераторами.
Также ученые разработали инновационное конструктивное решение фундамента из специальных металлических или бетонных модулей, которые можно доставлять к месту установки и монтировать на месте без применения кранов с высоким вылетом стрелы. На это решение получено два патента.
"Элементы ветроэнергетической установки должны иметь траспортно-весовые характеристики, обеспечивающие перевозку в стандартных контейнерах, и иметь высокую заводскую готовность (изготавливаться на Большой земле). Используемые материалы и покрытия должны надежно работать в арктических условиях, а монтаж должен проводиться без применения трудоемких бетонных работ, использования сварочных работ и тяжелой крановой техники", – отметил Елистратов.
Чтобы оптимизировать процесс проектирования и повысить эффективность эксплуатации оборудования в сложных климатических условиях, ученые разработали цифровой двойник ветроэнергетической установки. Он позволил детально смоделировать ее работу в различных условиях и оптимизировать конструкцию, что повысило ее надежность и эффективность.
По мнению Виктора Елистратова, общая экономическая выгода от внедрения разработки будет зависеть от конкретных условий размещения, как на нее влияют ветровой потенциал региона и дальность транспортировки топлива.
«
"В целом, использование ветро-дизельных энергокомплексов в Арктике с инновационными решениями и оптимизированными параметрами установок и режимами работы позволит обеспечить экономию более 50% расхода дизельного топлива, это высокая доля замещения. Например, для поселка Амдерма в Заполярном районе Ненецкого автономного округа нам удалось сократить потребление дизельного топлива на 500 тонн в год", – рассказал он.
Ученый добавил, что оптимальная мощность установки в 100 кВт идеально подходит для энергоснабжения небольших населенных пунктов в Арктике, а компактные размеры элементов ВЭУ облегчают ее транспортировку и монтаж.
Работа выполнена коллективом НИЛ "Цифровое проектирование энергетических сооружений в Арктике", созданной в рамках Научного центра мирового уровня "Передовые цифровые технологии" ФГАОУ ВО "СПбПУ".