ВТОРАЯ ПРОФЕССИЯ ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОНОМНЫХ СТАНЦИЙ

О возможностях ветроэлектрических установок малой мощности (ВЭУММ) для обеспечения «интеллектуального быта» сельского и дачного дома уже рассказывалось на страницах нашего журнала. Однако ВЭУММ, благодаря своим уникальным эксплуатационным свойствам и техническим характеристикам, имеют еще одну важную «профессию».

Они практически безальтернативно подходят для обеспечения энергией автономных станций: навигационных, радиорелейных, метеорологических, обслуживающих нефте-, газопроводы и др.

Длительное время вышеупомянутые станции требовали наличия специального персонала для их обслуживания. Но привлечение людских ресурсов было сопряжено со значительными трудностями, учитывая расположение станций – как правило, вдали от обжитых мест и часто в труднодоступных районах. Это создавало большие проблемы в прибрежной навигации, метеорологии, обслуживании трубопроводного транспорта. В последнее время многие станции работали в автоматическом режиме, но проблема создания необслуживаемых источников энергии оставалась.

Свойства ВЭУММ

Дело в том, что ВЭУММ как источник энергии:
• не требуют ни энергоносителя, ни средств транспортировки;
• не нуждаются в обслуживании;
• эффективны практически повсеместно, т. к. начинают выработку энергии при ветре с 2–2,5 м/с;
• просты и надежны при изготовлении, эксплуатации, транспортировке, монтаже, ремонте; при этом они дешевы, что очень важно, т. к. количество станций велико;
• экологически чисты и безопасны;
• совместимы с накопителем энергии (электрическим аккумулятором), простым, надежным, дешевым, тиражируемым сегодня в десятках миллионов экземпляров для транспорта;
• совместимы с солнечными батареями, которые служат резервным источником питания;
• в принципе указанные автономные станции при современном их исполнении потребляют немного энергии, для их обеспечения хватает одной ВЭУММ. При необходимости увеличение мощности или выработки достигается простым добавлением нескольких ВЭУММ либо переходом на другой тип ВЭУ серийного ряда унифицированных ветроустановок ЦНИИ «Электроприбор» серии УВЭ.

Все это позволяет использовать ВЭУММ в качестве автономного источника энергии (АИЭ) для широкого класса вышеупомянутых устройств. На сегодняшний день у ВЭУММ для этой цели нет равноценной замены. Применявшиеся ранее ионизационные источники чрезвычайно опасны с точки зрения радиации и очень дороги.

Мнение

Начальник Главного управления навигации и океанографии (ГУНиО) МО РФ, д.т.н. А. А. Комарицын об использовании ВЭУММ в прибрежной навигации:
«Потребителем энергии, вырабатываемой ветроэлектрическими установками (ВЭУ) малой и средней мощности, была и остается отечественная гидрография. Она обеспечивает безопасность мореплавания собственных флотов и зарубежных судов, находящихся у берегов России, согласно заключенным международным соглашениям и обязательствам.
Морские берега нашей страны протянулись на многие тысячи километров. Местами они не обжиты и не оборудованы. Именно там необходимо устанавливать средства обеспечения навигационной безопасности плавания (световые маяки, знаки и другие автономные объекты)» [Ветроэнергетика и гидрография, «Вестник РАН», 2002, № 9].

Экспериментальный образец системы электропитания на основе одной установки УВЭ-500М в комплекте с солнечной батареей НПО «Сатурн» в течение 3 лет прошел успешные испытания по программе, утвержденной Маячной службой ГУНиО МО, на светящем знаке Сидоровского створа (г. Ломоносов).

Надежность автономных источников энергии

Надежность автономных источников энергии (АИЭ) определяется вероятностью непрерывного обеспечения автономных станций электрическим питанием. Для всех вышеперечисленных объектов она должна быть исключительно высокой, а для навигационных станций – стопроцентной. Она зависит:
• от энергетического потенциала ветровой энергии в месте установки станции – валового (теоретического) и технического
«Валовой потенциал – суммарная ветровая энергия движения воздушных масс, доступная для использования в конкретном месте, технический потенциал – электрическая энергия, которая может быть получена от использования валового потенциала конкретными техническими средствами» («Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России». Под общей редакцией П. П. Безруких. Санкт-Петербург, «Наука», 2002 г.).

Надежность валового (теоретического) потенциала может быть определена только долгосрочными испытаниями в конкретном месте. Для этого нужна аппаратура ветро-солнечного мониторинга мест установки объектов и долгосрочные (не менее одного года) испытания, кроме мест, для которых имеются достаточно достоверные ветро-солнечные характеристики.

• от надежности конкретных технических средств
Характеристики и надежность конкретных технических средств (ВЭУММ серии УВЭ) определяются широким кругом испытаний и опытом эксплуатации. Причем, вследствие широкой унификации на уровне конструктивов, деталей, узлов, блоков, технологий, надежность каждого типа изделий подтверждается испытаниями и эксплуатацией всех типов. Однако окончательно технический потенциал в конкретном месте может быть определен только испытаниями.

• от энергетического потенциала резервных источников энергии – солнечных батарей
Количество накопленной энергии в аккумуляторах от всех источников энергии должно в любой момент перекрывать возможные периоды безветрия и отсутствия света.

Учитывая необходимость в ряде случаев обеспечить исключительно высокую надежность автономных источников питания, ЦНИИ «Электроприбор» разработал аппаратуру, позволяющую автоматически регистрировать характеристики ВЭУ и солнечных батарей в реальных метеоусловиях и определять количество вырабатываемой энергии за определенный период. Таким образом, можно заранее оценить возможности гарантированного обеспечения питанием потребителей.

Практикуется, особенно на первое время эксплуатации, организовывать радио- или спутниковый канал связи, по которому в центр управления передаются сведения о техническом потенциале, состоянии аккумуляторных батарей, тревожные сигналы в случаях вандализма в отношении к АИЭ и объектам СНО.

На базе вышеописанных устройств может быть создана аппаратура:
• ветрового мониторинга местности для монтажа больших и мультимощных сетевых ветроэлектрических установок;
• проведения натурных испытаний ВЭУ мощностью 0,1–5 кВт и солнечных батарей;
• автономной полевой метеостанции.

Таким образом, созданием автономных источников питания на базе ВЭУ и солнечных батарей и аппаратуры автоматической регистрации вырабатываемой ими энергии решается проблема надежного обеспечения питанием автономных станций.

к. т. н. М. И. Малтинский,
к. т. н. Н. А. Минаев,
О. Л. Мумин,
к. т. н. В. В. Святый

ФГУП ЦНИИ «Электроприбор»
Тел. (812) 238-8199
Факс (812) 232-3376
E-mail: