ESG-ветер Сибири

Красноярские ученые научились добывать тепло из ветра

ESG-ориентированность компаний, «зеленая энергетика» — сегодня главный тренд мировой экономики, составляющий основную часть повестки последних международных экономических форумов, включая летний Петербургский и недавно завершившийся во Владивостоке Восточный. На последнем большое внимание уделялось развитию восточных регионов страны с учетом «зеленой» повестки. Российским технологическим компаниям уже есть что предложить — красноярская компания «ОКБ Микрон» запускает в эксплуатацию опытную установку тепловетрогенерационного комплекса «Терус», производящую тепло напрямую из энергии ветра.
Технологии / 27 сентября 2021, 20:32
Ветряк

Россию сегодня сложно найти в списках технологических лидеров «зеленой революции» — первые места в подобных рейтингах занимают страны Евросоюза, США, Япония, Великобритания, Южная Корея и Китай. И это, конечно, довольно обидно, учитывая, что в свое время мы были пионерами в том, что сейчас называют новой энергетикой. Вспомнить хотя бы водородный двигатель Бориса Шелища, который во время войны приводил в движение лебедки аэростатов в Москве и Ленинграде, или первые советские ветроэлектростанции, построенные еще в двадцатых и тридцатых годах прошлого века. Но с открытием в шестидесятых сибирских месторождений необходимость для СССР в подобных проектах отпала сама собой — нефть и газ тогда оказались лучшей альтернативой «альтернативной» энергетике.

Новая возможность

История, впрочем, имеет свойство повторяться, и отечественные возобновляемые технологии, похоже, могут получить второй шанс на жизнь. Причем, как это ни парадоксально, именно в богатой углеводородами Сибири. Широко обсуждаемый сейчас проект нового освоения региона потребует, прежде всего, новых подходов и новых технологий. Собственно, в этом, то есть в технологическом и инфраструктурном развитии, и заключается основная суть выдвинутой Сергеем Шойгу идеи. «Речь идет не просто о строительстве в тайге новых населенных пунктов, а именно о развитии сибирских макрорегионов и всей страны», — отметил в интервью российских СМИ российский министр обороны. При этом Сибирь, по его словам, обладает большими возможностями для возобновляемой энергетики и создания на ее основе экологических чистых производств.

Кроме того, Сибирь, со всеми географическими и климатическими особенностями региона — это еще и то место, где востребованными будут именно отечественные разработки, которые, в отличие от зарубежных, максимально адаптированы к местным условиям и зачастую действительно не имеют аналогов. И примеры таких разработок есть уже сейчас. В этом году красноярская компания «ОКБ Микрон» (управляющая компания «Канекс») запускает в эксплуатацию опытную установку тепловетрогенерационного комплекса «Терус», производящую тепло напрямую из энергии ветра с помощью комбинированного индукционного генератора. Уникальность разработки признана патентами, зарегистрированными в Германии и Финляндии, на очереди — получение патентов в Норвегии и Канаде.

По словам генерального директора «ОКБ Микрон» Дмитрия Салова, компания не раз сталкивалась с проблемами автономного энергоснабжения и теплоснабжения на добывающих и обогатительных предприятиях, а также в населенных пунктах, где живут сотрудники. Поэтому разработка «теплового» ветряка стало следствием оптимизации затрат при проектировании строительстве промышленных объектов «Микрона».

«Идея тепловэтренергетической установки родилась в процессе работы над проектом нашего нового завода, расположенного недалеко от Красноярска. Одна из задач, которую надо было решить, сделать отопление производственного комплекса независимым и выгодным. Завод находится на холмах, для ветряков очень удобно. Посмотрели несколько вариантов получения тепла из ветра. Остановились на применении генератора на токах Фуко», -  пояснил Салов.

Экстремальные технологии

Эксперименты с преобразованием энергии по формуле Power-to-X — это сейчас один из основных трендов в мировой возобновляемой энергетике. В той же Германии, например, первый проект по отапливанию жилых домов с помощью ветряков был запущен только в прошлом году — в небольшой бранденбургской деревушке Нехлин. Там, правда, тепло вырабатывалось не напрямую из энергии ветра. В проекте были задействованы расположенные поблизости обычные ветрогенераторы, предназначенные для производства электроэнергии. Излишки этой электроэнергии, появлявшиеся в особо ветреную погоду, направлялись на нагрев воды, которая затем накапливалась в металлической цистерне, а оттуда поступала в систему деревенского отопления. И для Европы, с ее разветвленный инфраструктурой и мягким климатом, такой незатейливый подход, в принципе, вполне оправдан.

Однако «Терус» предназначен, в первую очередь, для работы в удаленных районах Сибири и Крайнего Севера, где нет ни электрических, ни газовых сетей, а специфика климата и логистики не позволяют применять стандартные решения. Отсюда и его ключевые особенности — мобильность, автономность и надежность. Наиболее массивная конструкция комплекса — это сами ветрогенераторы, высота которых, в зависимости от мощности составляет от 54 до 160 метров, а диаметр ротора — от 35 до 110 метров. Но несмотря столь внушительные размеры, ветряки предельно просты в транспортировке и сборке: лопасти роторов делятся нескольких частей, а мачты состоят из отдельных небольших элементов. При этом сборка, как и ремонт всей конструкции, осуществляется в горизонтальном, то есть «лежачем» положении и не требует специальной техники — достаточно одного или двух обычных автокранов с небольшой стрелой, которые есть практически везде.

К одному или нескольким ветрякам «Теруса» подключается секционный накопитель тепловой энергии, способный до десяти суток бесперебойно раздавать тепло в условиях полного штиля, когда работа генераторов невозможна. Сконструирован он также с учетом всех транспортных и климатических особенностей труднодоступных районов Сибири и Севера. Накопитель состоит из объединяемых между собой конструкционно законченных матричных блоков, в каждом из которых — 32 композитных колбы с водой в качестве теплоносителя. Объем одного блока — 256 кубометров, а энергоемкость — 9ГКал. Матричная схема в данном случае была выбрана не случайно — она является защитой от аварий: в случае возникновения локальной утечки потери теплоносителя будут равны объему одной колбы, то есть всего восьми кубометрам. Сами блоки, в свою очередь, можно легко добавлять к накопителю или наоборот — убирать, конфигурируя таким образом как геометрические размеры всей конструкции, так и ее суммарную энергоемкость.

Срок службы для своих генераторов «ОКБ Микрон» устанавливает в 60 лет, что почти втрое больше, чем у стандартных ветряков зарубежного производства. При этом, что особенно важно в российских условиях, производитель гарантирует работу комплекса при сверхнизких температурах до -70°C. Абсолютный температурный минимум, зафиксированный до сих пор на территории России, составляет −67,8 °C, так что климатической устойчивости у «Теруса» более чем хватает. Хотя, как показал недавно всему миру замерзший Техас, лишней морозостойкости в ветряной энергетике не бывает.

 «Сегодня серийного выпуска нашей разработки ждут на всех уровнях: от промышленных гигантов края, до муниципалитетов края. Отмечу, что «Терус» будет изготавливаться из отечественных комплектующих, что даёт очевидное преимущество в вопросе безопасности  и независимость от волатильности цен на импорт. Степень локализации наших изделий – 97%»,  -  отметил Дмитрий Салов.

Запускаемая уже в следующем году под Красноярском установка ФВТС-35 — флюгируемая ветротепловая станция с диаметром ротора ветрогенератора в 35 метров, самая младшая в линейке «Теруса». Ее мощность составляет 200 кВт, а отапливать она способна площадь до 2000 кв.м. Но уже в следующем году «ОКБ Микрон» намерена начать испытания более старшей модели ФВТС-80 с мощностью в 2МВт и отапливаемой площадью в 15000 кв.м., а затем и  четырехмегаваттной ФВТС-110. Первые поставки комплексов заказчикам должны начаться в 2023 году, а старт полномасштабного серийного производства запланирован на 2025 год.

От Китая до Канады

В том, что продукция будет пользоваться спросом, в «ОКБ Микрон» не сомневаются. «Терусы» не только уникальны по своей конструкции и приспособленности к сложным условиям, но еще и выгодны с экономической точки зрения. Стоимость вырабатываемой на них тепловой энергии с учетом затрат на эксплуатацию составляет от 300 рублей за одну гигакалорию, что значительно ниже по сравнению с обычными тепловыми котельными в удаленных регионах. К тому же комплекс возможно интегрировать в существующие тепловые сети, что дает дополнительный эффект снижения стоимости теплоэнергии. И кроме всего прочего «Терус» способен работать без персонала — диагностика и изменение параметров в этом случае производится в удаленном режиме из единого информационного центра с помощью спутниковой связи, а плановое техобслуживание проводит выездная инженерная бригада.

Все это открывает перед отечественными тепловетрогенерационными комплексами широкие рынки, в том числе и за пределами страны. «Терусы», учитывая их экологичность, способны найти свою нишу даже во вполне благополучном с точки зрения энергетической и транспортной инфраструктуры Евросоюзе, не говоря уже про такие страны как Канада или Китай с их сложными географическими и климатическими условиями. Потребность в подобных комплексах в мире, очевидно, есть — они идеально подходят для снабжения тепловой энергией небольших поселений, фермерских хозяйств, удаленных производств или, к примеру, метеостанций. И при этом, несмотря на всю свою энергетическую «альтернативность», практически безальтернативны — во многих случая разработка «ОКБ Микрон» является если не единственно возможным, то самым оптимальным решением.

Из разворачивающейся на наших глазах «зеленой революции» победителями выйдут не производители энергии из возобновляемых источников, а те, кто обладает необходимыми для такого производства технологиями. В отличие от нефти и газа добывать энергию солнца и ветра, так же, как и водород, можно практически в любой точке мира — но только при условии наличия необходимого оборудования. То, что Россия способна сама создавать такое оборудование, причем уникальное в мировых масштабах — дает ей вполне осязаемый шанс стать одним из выгодоприобретателей грядущего энергетического перехода. И стоит надеяться, что опыт нового освоения Сибири станет стартовой площадкой и ключевым фактором российской технологической конкурентоспособности на мировых рынках.


Также по теме


Правительство вернулось к идее введения социальных норм потребления электроэнергии для населения, когда при превышении лимита резко вырастают тарифы.