Горизонты науки Башкортостана (сборник)

В строительстве ГЭС предпочтение следует отдавать малым и средней мощности электростанциям, для которых не требуются гигантские водохранилища, а значит будет исключено широкомасштабное затопление и нарушение речных экосистем. Будущее за новыми разработками турбин и генераторов для малых станций, не требующих возведения зданий и плотин. Крупные же ГЭС должны строиться на отводных рукавах больших рек, что также позволит обойтись без колоссальных сооружений – плотин и водохранилищ.

В атомной энергетике имеются свои проблемы – это проблема захоронения и обезвреживания радиоактивных отходов, и вероятность возникновения аварийных ситуаций и крупных аварий на АЭС. Достаточно одного печального примера с Чернобыльской катастрофой. В решении проблемы безопасности атомных станций существенным выглядит предложение отдельных ученых о размещении АЭС в отработанных крупных карьерах (глубина до полукилометра, скальное основание, отсутствие водоносных горизонтов). Вокруг таких открытых горных разработок складывается незаселенная опустошенная местность («лунный» ландшафт), поэтому в случае аварии риск распространения смертоносной радиации значительно меньше. К тому же облегчается захоронение АЭС в глубоких карьерах.

Очень важным на современном этапе, при сложившейся экологической обстановке, представляется переход на альтернативные, возобновляемые источники энергии. Речь идет об энергии ветра (ветряные электростанции и ветроэнергетические установки), солнца (солнечные батареи и гелиостанции), морских приливов и отливов, внутреннего тепла Земли, геотермальных вод, отходов сельхозпроизводства (биомассы).

Необходимо отметить, что именно ветроэнергетика представляется одним из наиболее перспективных направлений в разработке и внедрении альтернативных источников энергии. В мире темпы развития ветроэнергетики в последние годы составляли около 30 % в год, что превышает темпы роста других энергетических технологий. Исследования долгосрочных перспектив показывают, что энергия ветра может стать одним из наиболее эффективных возобновляемых «чистых» энергоресурсов.

Странами ЕЭС за счет нетрадиционных и возобновляемых источников энергии планируется обеспечить 22 % своих энергетических потребностей к 2010 г. и 50 % к 2050 г. В настоящее время наибольшие практические успехи в этом направлении достигнуты в области ветроэнергетики. В ряде стран Европы, США, Канаде перешли от внедрения отдельных ветроэнергетических установок (ВЭУ) мощностью в десятки и сотни киловатт к строительству наземных и морских парков таких ВЭУ – ветроферм суммарной мощностью в десятки и сотни мегаватт с целью использования энергии ветра в промышленных объемах.

Правительство РБ и Президент Башкортостана уделяют самое пристальное внимание развитию нетрадиционной энергетики. При прямой поддержке руководства республики уже построены и введены в эксплуатацию несколько газотурбинных электростанций и мини-ГЭС на малых реках. Начала работать первая ветроэлектростанция «Тюпкильды» мощностью 2200 кВт. Персоналом Октябрьских электросетей ОАО «Башкирэнерго» уже накоплен достаточный опыт эксплуатации ВЭУ.

ВЭУ – новые решения старых проблем

Известно, что все ВЭУ как в нашей стране, так и за рубежом вырабатывают только переменный электрический ток. Большие трудности при этом возникают в связи с необходимостью удержания постоянства уровня напряжения и особенно поддержание частоты (50 периодов в секунду). Это вызвано непостоянством и периодическими колебаниями ветра. Поэтому создаются технические трудности при параллельной работе с энергосистемой.

По технико-экономической целесообразности возникает необходимость создания таких технических устройств генераторов, которые могли бы производить постоянный электрический ток с исключением резких колебаний уровня напряжения и с отсутствием сложных технических устройств по контролю за частотой колебательных процессов.

При этом существующие электроприемники без вращающихся частей будут успешно работать и на постоянном токе с увеличенным техническим ресурсом, а устройства с вращающимися частями, как, например, двигатели, будут изготовляться униполярными и также работать на постоянном токе. Автономная малая энергосистема, как правило, будет работать на одном уровне напряжения. При необходимости других уровней напряжения будут использоваться делители напряжения.

Униполярный генератор постоянного тока

В решении вышеозначенных проблем успехов добились наши соотечественники – изобретатели из Уфы Н. Г. Ермилов и А. Н. Филиппов. Им удалось создать принципиально новый образец униполярного многовиткового торцевого генератора с самовозбуждением, а кроме того – устройство генератора постоянного тока с независимым возбуждением для дальних передач больших мощностей. При этом все устройства генераторов являются обратимыми.

Мы задали ряд вопросов одному из авторов изобретений – Н. Г. Ермилову.

– Николай Григорьевич, в чем отличие вашего устройства от других ВЭУ?