Зарубежный опыт испытаний новых ВЭУ малой мощности
Выполненный в США экономический анализ ВЭУ различных размеров показал возможность создания новых ВЭУ с более высокими экономическими показателями. Создание новых ВЭУ проводи лось в США в рамках национальной ветроэнергетической программы. Контракты на разработку новых ВЭУ были заключены с 12-ю фирмами, представившими на конкурс наиболее интересные предложения. В конкурсе принимали участие более 200 фирм. Целью новых разработок в США являлось создание конструкций стоимостью 1500 долл./кВт для ВЭУ мощностью 1-2 кВт, 750 долл./кВт для ВЭУ 8 кВт и 500 долл./кВт для ВЭУ 40 кВт. Уже на ранних этапах разработок выяснилось, что поставленная экономическая задача в полной мере не решается. В частности, все образцы ВЭУ мощностью 8 кВт имели расчетную единичную стоимость при объеме производства 1000 шт./год порядка 1200 долл./кВт.
Испытания ВЭУ проводились в испытательном центре «Rocky flats plant» (штат Колорадо близ г. Голден) в течение 3-х лет и дали неожиданные результаты. Все ВЭУ имели столь серьезные недостатки, что большая часть машин была возвращена на доработку, после которой ВЭУ повторно поступили в испытательный центр. В процессе испытаний некоторые ветроагрегаты вследствие несовершенства конструкции были практически разрушены. Конкретные результаты по каждой ВЭУ в литературе не приводятся.
Какие выводы были сделаны в США из попытки краткосрочно решить задачу создания перспективных конструкций ветроагрегатов малой мощности? Главный вывод – первоначальное мнение о том, что в создании ветроагрегатов малой мощности нет нерешенных проблем, – глубоко ошибочен. К наиболее существенным недостаткам представленных образцов относятся: низкая надежность систем управления пуском ветродвигателя, повышенная вибрация отдельных узлов, усталостные явления, выход из строя крепежа, повышенный уровень шума. Следствием неудач было прекращение финансирования новых разработок малой мощности. Испытательный центр «Rocky flats plant» получил задание исследовать динамику поворота головки, вибрации ветроколеса и башни, разработать методы расчета и прогнозирования надежности.
В Германии (ФРГ) также были предприняты попытки создания новых ветроагрегатов малой мощности на конкурсной основе в рамках реализации национальной ветроэнергетической программы. Важным этапом явились испытания восьми крыльчатых ветроагрегатов мощностью по 10 кВт и одной ВЭУ с ротором Дарье. Ход испытаний ветроагрегатов в ФРГ напоминал испытания в США. Испытания проводились на о.Пельворм, где среднегодовая скорость ветра превышает 7 м/с.
Почти все машины вышли из строя за короткий промежуток времени. Из девяти ВЭУ были завершены испытания лишь у четырех установок: «Windmatic», «Brummer», «Aeroman» и ветроагрегата с ротором Дарье, развивающего мощность 5,5 кВт только при скорости ветра V=18 м/с, а при расчетной скорости ветра Vp=9 м/с этот агрегат развивал мощность всего 0,5 кВт.
Анализ результатов испытаний новых конструкций ВЭУ малой мощности в США и ФРГ показал, что проектирование надежных ветроагрегатов – сложная научно-техническая задача, решение которой не обходится без неудач. Испытания показали необходимость исследования причин вибраций ветроагрегатов и методов их устранения, повышения прочности ветроколес и многие другие вопросы.
Российский опыт показывает, что для создания ветроагрегатов и ветроустановок необходимо иметь специализированную организацию, в которой имеется конструкторское бюро с талантливыми конструкторами, имеющими большой опыт работы с ВЭУ, научно-исследовательский отдел со специалистами по прочности и аэродинамике ветроагрегатов и отдел испытаний с несколькими ветрополи-гонами для экспериментальной отработки новых конструкций ветроустановок. НПО «Ветроэн» в 1970-1980 годах имел необходимые условия для разработки и экспериментальной доводки конструкции ВЭУ на собственной экспериментальной базе. Это исключало вероятность таких ситуаций с новыми разработками, с которыми столкнулись США и ФРГ. Там новые ветроустановки, за редким исключением, разрабатывали фирмы, не имеющие опыта конструирования и испытаний ветроагрегатов, что привело в конечном итоге к срыву программ создания новых перспективных конструкций и к временному прекращению финансирования разработок ВЭУ малой мощности.