Малошумная ветросолнечная установка мощностью 65 МВт, способная выдерживать шквалистый ветер и ураган. Звучит фантастически, но не для учёных из Иркутска, разработавших новую концепцию для ветроэнергетики, в основе которой лежит принцип работы воздушно-реактивного двигателя. Аэродинамическую турбину уже испытывали в ЦНИИ имени А.Н. Крылова и тестировали на побережье Байкала, доказав её работоспособность и преимущества перед традиционными трёхлопастными ветряками.

"Всем известно, что Россия - мировой лидер по запасам нефти и газа, но мало кто знает, что наша страна ещё мировой лидер по запасам энергии вет-ра" - с этой фразы начинается наш разговор с техническим директором ЗАО "Аэроэнерготех" Юрием Криулиным. Действительно, на конференции в 2010 году заместитель генерального директора Института энергетической стратегии Павел Безруких говорил о том, что при использовании существующих современных технологий выработка ветряков может превышать 6,5 трлн. кВт-ч, если ими будет занято 2% территории государства. Для сравнения: все электростанции Единой энергосистемы России в 2012 году выработали 1,053 трлн. кВт-ч. Впрочем, экономичес-кий ресурс ветрогенераторов эксперты оценивают гораздо скромнее - 32,6 млрд. кВт-ч. Потенциальная мощность таких установок, по расчётам Мировой ассоциации ветроэнергетики, может достигать 90 ГВт. При этом возможности Казахстана оцениваются в 350 ГВт. Но даже в том случае, если мы уступаем пальму первенства юго-восточному соседу, задел под развитие ветроэнергетики поистине огромен: к Единой энергетической системе России подключены станции общей мощностью немногим более 10 МВт.

"Мы посмотрели, что мешает развитию этого потенциала, - продолжает Юрий Валентинович. - Первое - это зависимость от природных факторов, в первую очередь необходимость ориентации установок на ветер. Второе - 90% всех ветроустановок в мире выполнены по традиционной трёхлопастной схеме, известной более двух тысяч лет ещё по ветряным мельницам". Невзирая на то что за это время изменились материалы и конструкция лопастей, сам аэродинамический принцип ветряка остался прежним, в его основе лежит максимально возможное лобовое восприятие воздушного потока.

Это порождает определённые технические и конструктивные ограничения. Например, размах лопастей крупнейшего на сегодняшний день немецкого ветрогенератора Enercon E-126 составляет 128 м. Не нужно быть специалистом в аэродинамике, чтобы понять, что на каждую его лопасть приходится огромная нагрузка, выдержать которую могут лишь недешёвые композитные материалы. Отсюда возникает ещё один недостаток существующих в настоящее время традиционных ветрогенераторов - их дороговизна. К тому же единичная мощность установок пока невелика - у того же "Энеркона" она составляет лишь 7,58 МВт.

Американская компания Clipper Windpower пыталась разработать генератор на 10 МВт, но в 2011 году была вынуждена приостановить работы из-за тяжёлого финансового состояния, усугублённого мировым экономическим кризисом. Однако для создания установки на 15 МВт объединились испанцы - предприятия Gamesa, ACCIONA Windpower, Iberdrola Renovable, Acciona Energia, Tecnicas Reunidas, Ingeteam, Ingeciber, Imatia, Tecnitest Ingenieros и DigSILENT Iberica. В проекте, в рамках которого разрабатывается офшорный, то есть предназначенный для размещения в море, генератор, также участвует Alstom Wind - подразделение концерна Alstom.

Пока испанцы работают над новой установкой, выполненной по старой трёхлопастной схеме, учёные из Иркутска предложили кардинально иной подход. "Поскольку я заканчивал обучение на кафедре эксплуатации летательных аппаратов и авиадвигателей в Иркутском политехническом институте, мы с коллегами решили взять за основу принцип воздушно-реактивного двигателя, - объясняет наш собеседник. - Если точнее, то использовать одноступенчатую газовую турбину с лёгкими лопатками из пластика". Идея радикальна, ведь специалисты по ветроэнергетике отрицают саму возможность применения множества коротких лопаток вместо нескольких длинных лопастей.

Однако на практике она оказалась рабочей. Изначально аэродинамичес-кую турбину, которая действовала бы за счёт набегающего потока воздуха, специалисты из Иркутска разрабатывали для нужд автомобильного и железнодорожного транспорта. Подобные разработки, кстати, ведутся по всему миру: в декабре 2009 года, почти через два года после презентации иркутских учёных на Российской венчурной ярмарке, корпорация EarthSure Renewable Energy из США представила автомобиль будущего AirRay, приводимый в движение энергией от солнечных панелей и компактной ветряной турбины. Несмотря на то что американцы назвали свою разработку "абсолютно уникальной", Всемирная организация интеллектуальной собственности (ВОИС, Женева) ещё в октябре 2009-го рекомендовала технологию из Иркутска к оформлению патентов по системе РСТ, действие которой распространяется на 170 стран. Евразийская патентная организация (Москва), в свою очередь, выдала патент, действие которого распространяется на территории России, Казахстана, Белоруссии, Азербайджана и других стран бывшего СНГ. Положительное решение приняло и Американское патентное ведомство. "Жизнь показала, что подобное направление использования авиационных технологий на транспорте интересно, - констатирует Криулин. - Но один из наших партнёров предложил разработать менее сложную и более востребованную на рынке установку для альтернативной энергетики".

Так и родилась идея ветросолнечной установки принципиально новой аэродинамической схемы. Конструкция состоит из корпуса переменного сечения с похожим на шляпку гриба обтекателем (в будущем на него планируется устанавливать гибкие солнечные панели), внутри которого и находится турбина, подключённая к генератору. Её рабочие колёса изготовлены из лёгкого пластика, причём в качестве материала могут быть использованы даже переработанные полимерные отходы. Попадающий на них воздух разгоняется по классической схеме организации воздушного потока - сначала ветер попадает в установку и устремляется вверх за счёт разрежения в обтекателе, а затем проходит через конфузорные и диффузорные каналы. В результате работать генератор может в более широком диапазоне ветровой нагрузки - вращаться турбина начинает при скорости ветра 1 м/с, а на 2 м/с выходит на устойчивый набор крутящего момента и выработку электроэнергии. Для сравнения: трёхлопастной ветряк начинает работать со скорости 2-3 м/с, а "потолок" для него - 15-20 м/с, т.к. при более сильном ветре можно попросту сломать лопасти. Инновационный ветрогенератор, который разработали иркутские учёные, может устойчиво функционировать при скорости 30 м/с и выше, ведь воздушный поток не оказывает столь сильного лобового воздействия на его конструкцию.

И это не просто теория - все расчёты подтверждают демонстрационные испытания. Для начала в качестве испытательного стенда использовали систему вентиляции Иркутского завода тяжёлого машиностроения - первую установку с турбиной диаметром 1 м собрали именно на этом предприятии, работы спонсировала финансовая группа "Активный капитал". Аэродинамическая турбина показала низкую скорость страгивания. В марте 2012 года ту же установку смонтировали на побережье Байкала вблизи Большого Голоустного. При порывистом разнонаправленном ветре, средняя скорость которого составила 1,8 м/с, она работала стабильно. В это не веришь, пока не посмотришь на официальном сайте "Аэроэнерготеха" видеоматериал с натурных испытаний: отчётливо видно, как рабочее колесо раскручивается до внушительной скорости. При этом ощутимого шума, который сопровождает работу традиционных ветряков, не слышно - турбина находится в закрытом шумопоглощающем корпусе.

Ещё одну турбину, собранную в Иркутске, в 2011 году испытывали в большой аэродинамической трубе Центрального научно-исследовательского института имени А.Н. Крылова. Выяснилось,что компактная установка - диаметр рабочего колеса с 64 лопатками составлял всего 40 см - развивает гораздо больший крутящий момент, чем традиционный лопастной ветряк аналогичного размера. По остальным характеристикам она тоже оказалась лучше имеющихся аналогов. Интерес к развитию нового направления альтернативной энергетики проявили в технопарке Национального исследовательского Иркутского государственного технического университета, где планируют организовать научно-исследовательские работы.

Демонстрационные испытания доказали работоспособность и принципиальное превосходство разработанной концепции в современной ветроэнергетике. "Мы уже затратили не менее 3 миллионов собственных средств, - рассказывает Криулин. - Пытались получить поддержку и субсидию из городского бюджета, но, увы, в Иркутске просто нет специалистов соответствующего профиля, которые могли бы оценить актуальность и перспективы нашего проекта".

В то же время им заинтересовались в "Сколково" - представители фонда запросили материалы по разработанной технологии ветросолнечной установки. В течение шести месяцев экспертная коллегия инновационного центра изучала изобретение и в итоге присвоила разработанной технологии статус резидента "Сколково". Интерес к разработке из Иркутска проявили и специалисты отдела промышленной аэродинамики Московского комплекса Центрального аэрогидродинамического института имени Н.Е. Жуковского.

"В ЦАГИ выразили не только поддержку, но и желание лично участвовать в организации работ и продвижении нашей технологии, которая уже в статусе резидента "Сколково" получила название "Ветросолнечная установка "AeroGreen", - резюмирует Юрий Криулин. - Целевой рынок инновационной ветросолнечной установки "AeroGreen" охватывает разных потребителей - от частных семей, монтирующих устройства в своём жилье, до предприятий, использующих в качестве механизма снижения себестоимости электричества альтернативные источники энергии. Но реально на сегодняшний день мы рассчитываем на мощностной диапазон от 1 до 10 киловатт - это наиболее востребованные на рынке решения для частных коттеджей и турбаз, особенно в труднодоступных районах". В то же время можно выпускать и более мощные генераторы по технологии "AeroGreen" для офшорных электростанций морского базирования, причём обходиться их строительство будет существенно дешевле, чем в случае с трёхлопастными ветряками - не нужно делать мощного фундамента, можно обойтись плавучей платформой по типу тех, что используются для добычи нефти. Дешевле будет и установка для размещения на земле. Соответственно, снизится и себестоимость киловатт-часа: если у обычных ветрогенераторов она составляет 8 евроцентов, то у ветроустановки иркутских учёных, по расчётам, она не превысит 4 евроцента.

"Но пока всё упирается в деньги и в стратегического профильного партнёра, - заканчивает беседу Юрий Валентинович. - Я слышал такое высказывание со стороны руководства Российской венчурной компании: "Нет идей, нет разработок!" Да разработок более чем предостаточно! Зарубежные компании уже сделали нам несколько предложений по сотрудничеству - ведём с ними переговоры, и вот они ставят нас в тупик одним вопросом: "Ваша разработка актуальна и интересна, но почему в вашей стране на её развитие не дают денег?" Мы объяснить этот парадокс не можем".