Что касается России, согласно официальным источникам, на сегодняшний день совокупная мощность введенных объектов ВИЭ составляет около 300 МВт. В 2024 году планируется ввод 482 МВт, а в 2025 году — 1,25 ГВт. Таким образом, совокупный объем составит 2,17 ГВт, и установленная мощность объектов, работающих на основе возобновляемых источников энергии достигнет 6,17 ГВт.
Уже сейчас Россия, в которой отрасль «зеленой» энергетики только набирает обороты, выдвигает регионы-лидеры в этой области. В список территорий, где генерируют энергию станции ВИЭ вошли Ставропольский край (775,3 МВт), Астраханская область (625,2 МВт), Ростовская область (607,3 МВт), Республика Калмыкия (450,7 МВт), Оренбургская область (372,7 МВт).
Всего в стране уже сегодня насчитывается более 300 эксплуатируемых установок, имеющих ограниченный ресурс работы некоторых узлов и запчастей, таких как лопасти, и требующих замены через 10–20 лет.
Думаем о будущем уже сейчас
Однако вместе с ежегодным приростом источников возобновляемой энергии растет и количество проблем, связанных с эксплуатацией внедряемых установок. Так, в последние годы как в мире, так и в России растет интерес к проблеме утилизации самых нетехнологичных с точки зрения вторичной переработки изделий в альтернативной энергетике — лопастей ветрогенераторов, производство которых на сегодняшний день осуществляется в основном из стеклокомпозитных материалов.
Основным методом утилизации сегодня является захоронение лопастей под слоем грунта. При этом используемые земли исключаются из хозяйственного оборота более чем на сто лет в связи с низкой скоростью разложения материалов в почве. Полигоны, куда свозятся лопасти, находятся на территории многих стран. России еще предстоит столкнуться с проблемой утилизации лопастей уже через 5–10 лет.
Ожидается, что к 2025 году истечет срок службы около 25 000 тонн лопастей. Больше всего списанных лопастей будет в Германии и Испании, за которыми следует Дания. А уже к началу 2050 года лопасти ветрогенератора могут стать главной проблемой, так как к тому времени общее их количество составит 200 тыс. ед., или 40 млн тонн композитов. Крупнейшие компании в настоящее время изучают «новые способы» утилизации лопастей. Вместе с этим ученые работают над альтернативными технологиями переработки композитных лопастей, такими как: механическая рециркуляция, сольволиз и пиролиз, фрагментация высоковольтным импульсом и другие методы.
Поиск новых решений
На Красноярском машиностроительном предприятии «ОКБ МИКРОН» считают, что для РФ имеющиеся ресурсы дешевой угольной и атомной энергетики недостаточны. Вопрос альтернативной энергетики должен решаться с использованием других подходов. Специалисты компании выявили потребность изолированных регионов страны в специализированных энергетических системах. Именно в этой рыночной нише применение разработанной компанией технологии экономически выгодно уже сегодня без использования дополнительных методов стимулирования западными странами. В настоящее время в мире нет оборудования, отвечающего описанным ниже требованиям, — за его создание взялись специалисты предприятия.
В разработке компании — новые ВЭУ для электроснабжения временных объектов и поселений, находящихся на изолированных труднодоступных территориях России.
Специалисты работают над собственным флагманским проектом «ТеРУС», цель которого — разработка и производство автономных ветроэнергетических комплексов комбинированной электро- и теплогенерации на базе уникальных ветровых энергетических установок.
Проект является инновационным и непохож на традиционную ветроэнергетику в очень многих аспектах. Продиктовано это особенностями технического задания, которые учитывают сложности логистики удаленных регионов, необходимостью снижения веса доставляемого оборудования, увеличенным ресурсом и прочими аспектами, которые не могут быть удовлетворены существующими на рынке техническими решениями.
Aльтернативная замена композиту
«ОКБ МИКРОН» уверенными шагами движется, чтобы решить главную экологическую проблему — компания разработала технологию производства лопастей из алюминиевых сплавов, что является 100-процентным перерабатываемым материалом.
В ВЭУ «ТеРУС» используется ротор с пятью с алюминиевыми лопастями. Такое решение выбрано для использования в районах с невысокой ветровой нагрузкой со стартовой скоростью генератора при скорости ветра 2 м/с (решение защищено патентами РФ, Германии, Финляндии). Сама конструкция лопасти предусматривает разъемное соединение для вписывания в транспортный габарит при решении логистических задач.
Анализируя характеристики производимых в мире лопастей ветрогенераторов, компанией было обнаружено, что по параметру цена-характеристики стеклопластиковые лопасти сильно проигрывают конструкции из дюралюминия. Вес стеклопластиковой лопасти длиной 40–50 метров составляет около 11 тонн при 3 тоннах алюминиевого аналога при почти равной себестоимости производства. В связи с этим принято решение производить лопасти ветрогенераторов по авиационным технологиям из дюралюминия. Это также позволит, в случае необходимости, собрать лопасть из нескольких частей, не сильно увеличивая ее вес, что обеспечивает расширение районов применения ветрогенераторов за счет снижения требований к логистической инфраструктуре района монтажа.
От проекта к реализации
На сегодняшний день компания находится на стадии внедрения проекта в жизнь. «ТеРУС ФВТС-20» мощностью 65 КВт — первая опытная мобильная ветроустановка, на которой будут отработаны технические решения и технология производства алюминиевых лопастей. Себестоимость выработки энергии такой установки составляет 4,5 руб/1 КВт. ч. при скорости ветра 7 м/с. Сырьевая и техническая база имеется, однако опытное производство и испытания все еще требуют вложения усилий, времени и кропотливой работы. В планах команды проекта на конец 2024 года завершение строительства прототипа. Успешная реализация проекта позволит использовать алюминиевые лопасти не только на ВЭУ проекта «ТеРУС», но и под замену лопастей из стеклокомпозитов существующих в России ветряных установок с дальнейшей перспективой выхода продукта на международный рынок.
текст и фото: ООО «ОКБ МИКРОН»