Группа исследователей из ряда университетов США предлагает значительно увеличить размеры ветрогенераторов. Такая система будет вырабатывать энергии в несколько раз больше, чем любой современный ветрогенератор. Правда, такой гигант и стоить будет немало, кроме того, проблемой является и структура лопастей.
Размер лопасти составляет около 200 метров, что почти в три раза больше размера лопасти самого большого современного генератора (80+ метров). Высота же «башни» в этом случае должна быть около 500 метров (высота Empire State Building — «всего» 443 метра). Размах лопастей можно сопоставить с размерами четырех футбольных полей. Сама технология получила название «Сегментированный ультралегкий трансформирующийся ротор» (Segmented Ultralight Morphing Rotor, SUMR). Мощность ветряка в этом случае составляет 50 МВт (максимальная мощность современного ветряка — 8 МВт).
Лопасти ветряка имеют особую конструкцию, позволяющую им складываться в случае значительного увеличения скорости ветра (система сможет выдерживать ветер вплоть до 320 км/ч). При шторме лопасти складываются таким образом, чтобы обеспечить минимальную площадь взаимодействия с воздушными массами. Такую конструкцию инженеры создали после изучения листьев пальм и наблюдений за тем, как пальмовые листья взаимодействуют с ветром.
Кроме того, такая конструкция облегчает транспортировку лопастей. Перевезти даже современную лопасть длиной в 50-80 м — непростая задача (ведь особых дорог для этих целей нет, везти приходится по обычной трассе). А уж перевозка лопастей-гигантов и вовсе была бы проблема, если бы не возможность складывания (хотя все равно перевезти нечто подобное — отдельный проект).
Ветряки будут устанавливаться вдали от побережья, с подветренной стороны. Рабочая группа включает специалистов из таких организаций, как Университет Вирджинии, Университет Иллинойса, Университет Колорадо, Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, плюс партнеры General Electic Co., Siemens AG и другие.
Первый прототип гигантского ветрогенератора должен быть готов к 2019 году (всего 1/10 от размера оригинальной системы). А первая система оригинального размера будет готова не ранее, чем через 10-15 лет.
Комментарии (82)
grayich
21.03.2016 14:28-4Подозреваю, что с подобной "гибкостью" будут возникать вибрации, которые однажды срезанируют и разрушат ветряк.
А вообще, если бы зелёные были зелёными, то подобные конструкции запретили бы, уж очень много птиц гибнет.
sapper
21.03.2016 14:47+1С чего вы взяли что много? По крайней мере сейчас, от кошек гибнет в 1000 раз больше птиц, чем от ветряков) https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0#.D0.92.D1.80.D0.B5.D0.B4.2C_.D0.BD.D0.B0.D0.BD.D0.BE.D1.81.D0.B8.D0.BC.D1.8B.D0.B9_.D0.B6.D0.B8.D0.B2.D0.BE.D1.82.D0.BD.D1.8B.D0.BC_.D0.B8_.D0.BF.D1.82.D0.B8.D1.86.D0.B0.D0.BC
grayich
21.03.2016 15:05-3Для примера https://youtu.be/DYE626ZDa_s?t=84 и это не единично
Сравнивать же с кошками — вообще не корректно:
- не имеет значения от чего\кого больше, смерть есть смерть.
- кошки всякую мелочь охотят, ветряки сбивают крупных птиц
0serg
21.03.2016 16:30+3Да вот таки нет, единично. В Штатах есть буквально ОДНО место где была действительно зафиксирована высокая смертность и это одно место — одна из старейших и дико устаревших ветростанций. Её проблемы давным-давно исправлены в более поздних моделях (лопасти больших турбин вращаются медленнее, станции больше не ставят прямо на путях миграции птиц, сами турбины сделали непривлекательными для гнездования и сидения).
Goodkat
21.03.2016 18:45не имеет значения от чего\кого больше, смерть есть смерть
Следуя вашей логике, нужно запретить автомобили, электричество, водоёмы, молнии, вилки и собак — от них гибнут люди. Да и людей запретить тоже — от людей люди тоже гибнут.
sapper
21.03.2016 21:03https://en.wikipedia.org/wiki/Environmental_impact_of_wind_power#Impact_on_wildlife
Посмотрите пожалуйста таблицу. Почти все убивает птиц больше чем ветряки. Конкретно станции на ископаемом топливе, к примеру — в 20 больше, в пересчете на гигаватт. Линии электропередач — в 300 раз больше.
Не забудьте ещё, что ветряки не выделяют вредных веществ, что птицам на руку. В общем и целом, с птицами все норм.
realwk
21.03.2016 14:52-2Есть мнение, что увлечение ветрогенерацией приведет к изменению климата за счет изменения ветров.
grayich
21.03.2016 15:08Сомневаюсь, для этого нужно ооочень постараться, несоразмерны силы. А то мизерное влияние скорее позитивное действие окажет, примерно как деревья\посадки\леса.
realwk
21.03.2016 16:46-1Есть статьи, например: http://www.pnas.org/content/101/46/16115.full
Влияние незначительное, но, если увлечься ветроэнергетикой, то может стать заметным.
Shadow_Runner
21.03.2016 17:46Таким образом можно дойти до того, что массовые рассадки новых лесов будут мешать ветру и потому вредны :)
realwk
21.03.2016 17:48Деревья высотой 500м, как описанный ветрогенератор?
Я же не против ветроэнергетики, я за изучение последствий.
WASPHOB
21.03.2016 16:51Разве что к изменению микроклимата в конкретной регионе. И то вряд ли ощутимо будет.
realwk
21.03.2016 17:07невозможно изменить климат только в "конкретной регионе", все взаимосвязано. Изменение силы ветра приведет к изменению температуры, то может привести к изменению морских течений и т.д.
WASPHOB
21.03.2016 17:10Отчасти согласен. С одной стороны всё взаимосвязано, а с другой у меня за домом посадка 10х100 метров. Так с ней рядом проходишь и воздух другой совсем. И на другом конце городка (300 метров от меня) обычно на 4-5 градусов ниже температура. Никаких перепадов высоты или водоёмов рядом нет. Это только пара примеров. Так что больше склоняюсь к тому, что микроклимат играет бОльшую роль в данном вопросе, чем климат глобальный.
Saffron
22.03.2016 12:41Есть мнение, что увлечение ветрогенерацией приведет к изменению климата за счет изменения ветров.
Несомненно. А гидроэлектростанция способны остановить вращение Земли. А приливные могут уронить Луну за Землю. Только времени нужно очень много. И поверхность земли полностью ими застроить.
Bedal
21.03.2016 16:32+3Редкостная ерунда. Впрочем, не ерунда — вполне грантососная штучка, очередному подзаборному университету или «британскому учёному», какие есть и в MITе, подспорье.
Несколько безответных, уверен, вопросов:
— какова будет скорость конца лопасти? И, если она будет приемлемой, то что будет с улавливанием ветра ближе к комлю?
— как всё это будет чиниться, когда сломается (то, что сломается — сомнению не подлежит)? Сейчас ветряки стоят в жизненном цикле в десятки (а поставленные в море — в СТО) раз дороже стоимости строительства. Во сколько сот раз дороже строительства будет этот аппарат?
— что будем делать с тем, что ветер в 50м (нижний край) над землёй очень заметно отличается от ветра на высоте 450м и по силе, и по направлению?
— читали ли «авторы» про active stall, делающий всю эту конструкцию совершенно бессмысленной?idiv
21.03.2016 19:27Сейчас ветряки стоят в жизненном цикле в десятки (а поставленные в море — в СТО) раз дороже стоимости строительства.
Не могли бы вы объяснить, что это?Bedal
21.03.2016 22:19стоимость ремонтов за время жизни 20-25 лет (небольшое для энергетического оборудования, кстати) в сто раз превышает стоимость строительства:
https://idw-online.de/de/news645338
DrPass
21.03.2016 17:15+1> Мощность ветряка в этом случае составляет 50 МВт (максимальная мощность современного ветряка — 8 МВт).
А эти парни не посчитали, во сколько раз строительство и обслуживание семи современных ветряков будет дешевле, чем полукилометрового небоскреба с кучей нерешенных инженерных проблем, и с мощностью генерации уровня мини-ТЭЦ?Goodkat
21.03.2016 18:55Всё так, но когда мы заставим "маленькими" ветряками всю поверхность
планеты, и выберем всю доступную на этой высоте энергию, тогда и пригодятся ветряки-небоскрёбы. А эти ребята тут как тут с готовыми расчётами.
Для семи ветряков и места больше нужно.DrPass
21.03.2016 19:03+1Мне кажется, у человечества в планах нет задачи вытаскивать по максимуму всю энергию из ветра, до которой удастся дотянуться, не считаясь с ценой. Наоборот, смысл в том, чтобы получить максимально дешевую энергию из источника, а в случае её удорожания для дальнейшего роста добычи, переключиться на иной источник.
Bedal
21.03.2016 19:13И для современных ветряков понятие «дешевле» очень и очень притянуто за уши. Они дороги, очень дороги. И «неожиданно» дороги в эксплуатации. Для сухопутных в десяток (не один) раз дороже строительства, для установленных в море — в 100 (сто) раз дороже строительства.
0serg
21.03.2016 19:40Что-то я впервые подобный тезис слышу и выглядит этот тезис, хм, странно. Давайте-ка ссылочку на исследование?
Bedal
21.03.2016 22:29Мне слегка сложновато, большая часть информации у меня профессиональная, её бывает трудно в общедоступные ссылки переплавить, но, к примеру, вот:
https://idw-online.de/de/news6453380serg
22.03.2016 00:28Что-то все равно как-то с трудом верится что обслуживание ветряка за три месяца (!!!) стоит столько же сколько его первоначальная установка, извините. Да, у Вас в статье вроде бы написано именно это, но это реклама какого-то RepaKorr и там фигурирует цифра в "несколько тысяч евро" за нанесение антикоррозионного покрытия на один ветряк. И вот сдается мне что наносить оное нужно далеко не каждый месяц, а стоимость установки оффшорного ветряка значительно превышает десять тысяч евро.
А я вот беру серьезный отчет о ветроэнергетике Германии
http://publica.fraunhofer.de/eprints/urn_nbn_de_0011-n-3546563.pdf
Там написано примерно следующее (раздел Operating Results главы Offshore): типовая ферма в море на 400 МВт установленной мощности стоила в 2014м в среднем 1.9 млрд евро, давала 1.2 ТВт-ч годовой выработки электричества и стоила 55 млн евро / год в обслуживании. Если 0.055 млрд евро поделить на 1.2 млрд кВт-ч то получим себестоимость производства электроэнергии чуть меньше 5 евроцентов за кВт-ч. И это, блин, все чертовски логичные цены. Чуть далее приведен ценник по которому электричество приобретает государство — 15 евроцентов за кВт-ч первые 15 лет, затем по 4 евроцента.
А теперь расскажите, пожалуйста, Вашу версию цен на оборудование и его эксплуатацию. С цифрами.Bedal
22.03.2016 08:22Нет, конечно, за три месяца — не стоит. А вот за год вчетверо — уже может. Просто потому, что все работы на высоте стоят дорого, и ремонтные — дороже строительных.
Доверять серьёзным отчётам о ветроэнергетике, увы, не могу. Опыт подсказывает, что эти отчёты не могут быть сформированы с отрицательными выводами. Потому там всякие мелочи не входят в рассмотрение.
Я не занимаюсь напрямую ветропарками и их строительством (а то бы, может, по-другому, писал бы :-), моя работа — динамические модели энергосистем. В эти динамические модели, ессно, включается и генерирующее оборудование, в том числе ветропарки. Потому подробности работы ветропарков я вынужден изучать. Сметная информация — совсем не моё дело, но неизбежно наблюдаю и эти цифры.
Из описанного, надеюсь, Вы понимаете, что составить мнение об официальных цифрах я вполне могу, а вот выдать «подсудный» анализ расходов — нет. Впрочем, можно продолжать верить газетам.
По части цен и доходов всё же пример приведу: Вот цены у Вас из того отчёта есть — это здорово. А приоритетность на рынке электроэнергии — есть? А с учётом выхода из диапазона рентабельности? А со стоимостью инфраструктуры на регулирование устойчивости? Эти факторы, сходу в цифрах не выражаемые и, по случайности, не учитываемые в отчётах по ветрогенерации — тем не менее, меняют отношение выгодно/невыгодно в разы.
И, тем временем, энергосистема Германии стала неспособна работать самостоятельно — именно по условиям устойчивости электрической сети переменного тока.0serg
22.03.2016 09:15+1Так "за год вчетверо" и "за три месяца столько же" это одно и то же. И работы на высоте, конечно, стоят недешево: 55 млн $ на три обслуживания в год на ~80 ветряков = 230 тысяч евро за одно обслуживание в среднем. Народ доставляют судами (плановое обслуживание) или вертолетом (внеплановое). Для понимания порядка цен: аренда вертолета в этих затратах составляет менее 10 тысяч евро из 230. Так что не сходятся у Вас цифры, простите. Идейный тезис "в отчетах все врут" я у Вас вижу, а вот с его обоснованием, к сожалению, у Вас пока не очень.
А в плане генерации — да я и не спорю что ветряки порождают проблемы и их субсидирует государство. В 1.9 млрд, к примеру, не включена стоимость подключения фермы к электросети. Но мы не об этом говорим а о тезисе "обслуживание ветряка в 100 раз дороже чем его строительство".Bedal
22.03.2016 09:58Это Вы вдруг на «три месяца» накинулись. Речь о раскладе на 25-летний жизненный цикл изначально шла.
>Но мы не об этом говорим а о тезисе «обслуживание ветряка в 100 раз дороже чем его строительство».
Ну вот, источник таких цифр я дал, порядок согласуется с информацией, которую я получаю в работе. Претензии — к источнику. Я специально даже консультировался и с профессиональными переводчиками и с энергетиками из сименса, не относится ли цифра только к окраске металлических частей? И те и те сказали — нет, не относится, сказано об общих расходах.
А так-то, что толку спорить-то, всё равно все останутся при своём.0serg
22.03.2016 11:27+1Ну, это Вы просто цифры пытаетесь переставить местами чтобы они не выглядели настолько явно нелепо. Но Вы поймите простую вещь: в Германии сейчас около 40 ГВт ветряков. Согласно приведенным мною цифрам, стоимость их строительства можно (грубо) оценить в 190 млрд $. Вы утверждаете что их обслуживание в год стоит вчетверо дороже. Значит выходит, по Вашему, кто-то ежегодно вбухивает в обслуживание ветряков в Германии 750 млрд долларов или больше 20% национального ВВП (sic!). Вам самому это не кажется, хм, явно нелепым?
Bedal
22.03.2016 13:19-2Это у Вас невязки. 100 — это именно про морские установки. Там и коррозия сильнее сказывается, и стоимость работ выше.
Ну и — это не мои цифры. Сухопутные дороже всего-то вдесятеро, местами раз в двадцать.
И — я открою Вам секрет. Стоит-то оно дороже, но тратить эти деньги особо не тратят. Где можно всё переложить на бюджет — ещё куда ни шло. А так… когда владелец сталкивается с необходимостью ремонта, стоимость которого может превысить стоимость строительства он… останавливает ветряк (или флюгирует его). И всё. Уже сейчас порядка 10% ветряков Европы — не работают. По моим личным наблюдениям (довелось прокатиться почти 5ткм кольцом по Европе не так давно) — выведено из работы больше 10%.
Пока что это практически незаметно. Заявлять об этом невыгодно, эксплуатанту могут дотации срезать (помните, Гоголь, «Мёртвые души»...). Или могут заставить разобрать — а это тоже дороже строительства (так можно подумать, что строительство дешёвое-предешёвое :-). В общем, формально не всё остановлено, часть на ХХ (крутится, но без нагрузки и без генерации). Ветрогенераторы всегда выдают очень далеко от установленной мощности, и разобрать причину непросто.
Пока строить новые выгоднее ремонта старых, хотя место под новые как-то уже кончилось, и мне очень интересно, что ж там в ближайшие десять лет произойдёт с этим… посмотрим. Может, и вырулят. Но большие конторы (вроде того же Сименса) солнечные подразделения под шумок продали, и ветряные сворачивают без шума, но быстро.0serg
22.03.2016 13:35+1Какая фантастическая картина :). Правда придется еще признать тогда что capacity factor который год от года увеличивается тоже выдумали, а оценки стоимости обслуживания ветряков взяты с потолка, т.к. реально их никто по Вашей версии не обслуживает.
Bedal
22.03.2016 15:27-1Когда переходишь от бумажного общего видения к практической работе — картина всегда меняется и иногда приобретает, как здесь — фантастические черты.
Коэффициент реализации установленной мощности (если Вы не возражаете против такой формулировки) растёт, и это хорошо, радует (я же не желаю зла ни европейским энергетикам, ни Европе в целом :-). Причин тому несколько:
1. За счёт убиения компаний традиционной энергетики. Для любого оборудования есть диапазон, где оно работает рентабельно. Забирать меньше — и получишь убыток, больше — сверхнормативно, тоже возможен убыток (из-за увеличения износа/ремонтов да и КПД падает). Так вот, законодатели ведут дело так, чтобы уже построенные ветросолнечные парки имели достойную загрузку — хотя это и приводит к работе других генерирующих мощностей в нерентабельном режиме. Получается всё логично. Построили, постепенно вводим в работу и по мере этого — гасим других. Почему график так хорошо и достаточно плавно растёт? Потому, что ввод в работу растягивается на годы. Почему растягивается на годы? Потому, что если включить сразу, энергосистема ляжет. Ветрогенерация (и солнечная тоже, хотя и в гораздо меньшей степени) очень плохо согласуется с понятием устойчивой работы энергосистемы. Приходится проводить большие работы, вводить/выводить оборудование и т.п., причём эти затраты «почему-то» не отражаются как затраты на ветрогенерацию :-)
2. Происходит реальное освоение ветрогенерации. Дело новое, научиться правильно работать сразу — не выходит. Будешь выдавать много от возможного на данном ветре — сломаешь лопасти при порывах. Будешь работать «консервативно» — будешь недодавать на малых ветрах и поворотах вектора скорости ветра.
В общем, всё непросто. Я даже, наверно, выйду из этого разговора — уж очень много времени занимает корректное описание. Эксплуатация реальной техники — это всего очень много всего, и на вопрос, заданный по пятиминутному гугленью, отвечать можно пять часов или даже дней.
Надеюсь, кое-какой «информации к размышлению» я Вам всё-таки подбросил…
Остаюсь во мнении, что от ветрогенерации пользы — как от войны. Растранжиривая кучу денег, попутно развивает технологии, которые когда-нибудь окажутся полезны совсем в другой области.
0serg
21.03.2016 19:35У небоскреба capacity factor выше, годовая выработка вырастет не в 7 раз а больше + будет более "удобной" в использовании
cyberly
21.03.2016 18:56Прочитал оригинал. Насколько я понял основная идея, которую они двигают — сделать генератор дешевле за счет отказа от механизма изменения шага. Вместо этого лопасть должна пружинить и при избыточной скорости ветра ее просто немного загнет и нагрузка уменьшится сама собой за счет уменьшения площади проекции.
Bedal
21.03.2016 22:34-1И эта идея — бредова. Нужно будет гасить колебания — как минимум. На такой длине — сгодится только роликами красивыми народ в youtube пугать.
В то время, как реально действующая в этих условиях система управляемого срыва aka active stall уже вполне в эксплуатации.
Korzhak
22.03.2016 09:47Всё больше убеждаюсь, что ветроэнергетика не сможет стать глобальным источником энергии для человечества. Скорее как нечто вспомогательное-маломощное.
Bot_0002
Так лопасть же не складывается пополам или гармошкой. По крайней мере как видно из картинки. Т.е. все равно проблема транспортировки длинного объекта(~150м). Разве что она будет разбираться на куски и собираться на месте, но в статье это не указано. А как протащить такую бандуру цельной по дорогам, я не представляю. Разве что по воздуху, дирижаблем.
marks
Согласен. Я как-то видел, находясь на трассе, как перевозили лопасти для ветряков (метров 50 лопасть, где-то так). Везли ее по прямой дороге довольно бодро (три спец.грузовика — по одному на каждом конце лопасти и посередине один), но не представляю, как все это будет поворачивать на крутом повороте. Но это 50 метров. А что, если 150-200?
rumsey
Американцы возят лопасти по 58м(190футов). Один трак, колеса у трейлера поворачиваются из машины сопровождения. www.youtube.com/watch?v=-GGHwzB7XyQ
По ссылке из статьи говорится о перевозке сегментами по 131 или 164 фута.
marks
Возможно. Я видел перевозку лопасти на трассе в Испании.