Ветрогенераторы для Арктики защитят от льда новой методикой

Специалисты Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого представили методику проектирования ветроэнергетических установок для работы в арктических условиях. Разработка позволяет заранее, на стадии проектирования, учитывать влияние вечной мерзлоты, сильных ветров и обледенения на надежность конструкции, о чем сообщает онлайн-журнал об энергетике «Энергия+».

Автор исследования — Иван Ригель, выпускник аспирантуры Инженерно-строительного института СПбПУ. В своей расчетной модели он объединил состояние мерзлого грунта, ветровую нагрузку и колебания самой установки. Такой комплексный подход дает возможность прогнозировать поведение ветрогенератора на протяжении всего срока его службы.

Проверка методики прошла на реальной ветроэнергетической установке мощностью 120 кВт, расположенной за полярным кругом. Исследование велось под руководством профессора Виктора Елистратова. На башне разместили датчики для фиксации ускорения и напряжения в реальном времени. Параллельно специалисты измеряли температуру грунта на различных глубинах и сверяли эти показатели с режимом работы агрегата.

Результаты показали: оттаивание мерзлоты, намерзание льда на лопастях и снеговые нагрузки способны изменить частоты колебаний башни на величину до 15%. Игнорирование этих факторов грозит возникновением резонансных режимов, опасных для целостности конструкции. Новая методика позволяет учесть эти риски еще на этапе расчетов.

Разработка способна также снизить затраты на возведение ветроэлектростанций в высоких широтах. Методику уже применяет компания «Росатом Возобновляемая энергия» при проектировании опытных образцов отечественных ВЭУ для северных регионов.

На основе выполненных расчетов создана модульная конструкция ветрогенератора, элементы которой помещаются в стандартные морские контейнеры. Это упрощает логистику доставки оборудования в удаленные районы. В перспективе методику планируется использовать не только в Арктике, но и в Сибири, на Дальнем Востоке, а также в других зонах с холодным климатом.