Одна из древнейших используемых человеком энергий — энергия ветра, получила первое применение при постройке парусных кораблей, в далекой древности, порядка 6000 лет назад. Первые ветродвигатели, использовавшиеся в ветряных мельницах для помола зерна, начали использоваться во II в. до н.э. в Персии. А электричество из энергии ветра впервые добыл при помощи ветрогенератора в 1887 году британец Джеймс Блит.
Сегодня ветроэнергетика рассматривается как ключевой элемент “зеленой” экономики, без которого невозможен переход к безуглеродному получению энергии. Мощности ВЭС в мире в среднем растут на 10% в год. Россия пока качественно отстает в технологиях и масштабах получения электроэнергии из ветра, правда, Росатом стремится наверстать упущенное — существует целая программа по развитию ветроэнергетики в России. Однако, были времена, когда в нашей стране разрабатывались передовые модели ветрогенераторов, добытое из силы ветра электричество шло на обеспечение нужд народного хозяйства, а энтузиасты изобретали и внедряли собственные разработки.
«Коммунизм есть Советская власть плюс электрификация всей страны»
В. Ленин
Нехватка электроэнергии была одним из ключевых препятствий на пути модернизации экономики и жизни СССР после трагичных событий, давших рождение советской республике. Тем больше надежд возлагалось не только на упорный труд в попытке “догнать и перегнать”, но и на какое-нибудь неожиданное решение, способное перенести общество, как сквозь кротовую нору, из отсталости в технологическое электрифицированное будущее. Таким решением вполне могла бы оказаться ветроэнергетика.
Покоряя энергию ветра
Систематические научные исследования по получению электроэнергии из ветра были начаты уже в 1918 году, когда профессор Николай Егорович Жуковский основал Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ). В задачи Отдела ветряных двигателей в нем входили: “изучение ветряных двигателей как теоретическое, так и экспериментальное; обработка и систематизация соответственного литературного материала; изыскание способов применения ветряных двигателей к различным отраслям промышленности; составление проектов двигателей.”
Заведующий отделом, Николай Валентинович Красовский, опытный летчик, участник Первой мировой войны, начал опыты в 1919 году с небольшого американского ветрячка, установленного на крыше Аэродинамического института в Кучине. А уже в 1923 году, на Первой сельскохозяйственной выставке в Москве, командой отдела был представлен новый ветрогенератор с динамо-машиной, получивший диплом I степени. Размер башни, на которой был установлен аппарат, составлял 25 метров, а диаметр лопастей шесть метров.
Было решено установить такой ветрогенератор на Бакинских нефтепромыслах. Под руководством Красовского, на нефтяной вышке поставили ветрогенератор с диаметром лопастей уже 14 метров. Так это непростое предприятие описывалось в советской литературе:
“Руководил сборкой Красовский. Он сам вязал бревна для подъема наверх, первый лез туда, куда боялись лезть рабочие, увлекая их своим примером. Но рабочие, зараженные примером инженера, и сами скоро освоились с необычной для них работой на большой высоте. Все это время, пока строился ветряк, Красовскому пришлось вести спартанский образ жизни. Не было подходящего помещения для жилья и даже мебели. Конструктор спал на голых досках, подстелив под себя газету и покрывшись солдатской шинелью, с которой он не расставался.”
Самая мощная в мире ВЭС
Видимо, бакинский опыт оказался вполне успешным, так как работы продолжились, в ЦАГИ под руководством Григория Харлампиевича Сабинина была создана уникальная ветросиловая лаборатория, а в 1931 году в Балаклаве (Крым) был введен в строй первый экспериментальный ветроагрегат мощностью 100 кВт — самый мощный в мире на тот момент.
Ротор для этого аппарата был разработан Сабининым и Красовским на основе точных вычислений и экспериментальных исследований в ветросиловой лаборатории ЦАГИ; Опорную конструкцию спроектировал знаменитый архитектор Владимир Шухов (создатель легендарной башни), а аппаратную часть — талантливый инженер Юрий Кондратюк. Интересно, что Кондратюк во время утверждения проекта был в ссылке, поэтому документ подписывал Николай Никитин, который позже спроектирует Останкинскую башню. До самой войны эта огромная ветроустановка весом в 9 тонн и диаметром лопастей в 30 метров давала электричество для трамвайной линии Балаклава–Севастополь, но боевые действия на полуострове, увы, не пережила.
Уже в 1932 году Наркомтяжпром объявил конкурс на проект Крымской ветроэлектростанции, которая должна была обеспечивать электроэнергией все южное побережье полуострова. Проект выиграл Кондратюк — башня должны была достигать высоты 165 метров и обладать двумя 80-метровыми ветроколесами, размещенными на двух уровнях. Проект поддержал нарком Орджоникидзе и работы даже начались, в 1936 году для ветрогенератора на 12 000 кВт был построен фундамент возле горы Ай Петри. Однако вскоре после смерти наркома масштабы проекта были сокращены, а уже в 1938 году проект и вовсе свернули и воплощения он так и не получил.
Тогда же было налажено серийное производство ветрогенераторов малой мощности (3–4 Квт), использовавшиеся в сельском хозяйстве и кустарной промышленности, преимущественно в отдаленных районах. Например, в родном стойбище чукотского писателя Юрия Рытхэу Улак, электрическое освещение появилось в конце 1930-х годов именно благодаря ветродвигателю, который обеспечивал электроэнергией и соседнюю полярную станцию.
Проект ветроэлектрификации всей страны
Другое неоспоримое достижение советской ветроэнергетики 1930-х годов — ветроэлектростанция Уфимцева, построенная в Курске знаменитым энтузиастом, “поэтом в области научной техники”, как выразился близко общавшийся с ним Максим Горький. Анатолий Георгиевич Уфимцев — курский самоучка, внук купца и астронома-любителя Ф.А. Семенова, родился в 1880 году. Он не закончил даже реальное училище, но с ранних лет занимался изобретательством. В 16 лет он соорудил специальное перо для копирования прокламаций, а в 1898 году изготовил с друзьями взрывное устройство и, руководствуясь антицерковными мотивами, произвел взрыв в церкви (никто не пострадал), за что впоследствии получил пять лет ссылки в Акмолинске.
Всю свою жизнь, не считая ссыльных лет, изобретатель прожил в родном Курске. Всего он получил 68 патентов, включая несколько интересных новаторских конструкций самолетов и двигателей. В 1929 году, Уфимцев построил в Курске довольно мощную (7 кВт) ветроэлектростанцию, впервые в мире оснащенную аккумулятором для равномерной отдачи энергии ветродвигателя и поворотными лопастями. Высота станции составляла 42 метра, а диаметр лопастей 9 метров. Часть средств на постройку выделило правительство, кроме того, активную поддержку изобретателю оказывали в ЦАГИ. Важно, что для энтузиаста Уфимцева это был не просто эксперимент ради науки и техники — он, вместе с известным в то время ученым-теоретиком профессором Ветчинкиным, провел статистические расчеты по районам России и они подтвердили гипотезу, что вся энергетика страны может быть основана на энергии ветра. Дело оставалось только за техническим воплощением.
Ветроэлектростанция Уфимцева успешно работала, давая электропитание дому и мастерской изобретателя, а также освещая еще несколько домов по улице. Более масштабную ветроэлектрификацию остановила внезапная смерть изобретателя: 1936 году Уфимцев заболел тифом и скончался. Его творение не переставало работать, перенесло войну и оккупацию, но в 1957 году было остановлено для ремонта и замены деталей. К сожалению, техническая документация не сохранилась, а инженеры не смогли разобраться в конструкции, так что уникальную ветроэлектростанцию запустить снова уже не удалось.
От энергии ветра к нефти
После Второй мировой войны развитие ветроэнергетики в СССР не остановилось, в то время как в странах Запада эта отрасль на тот момент не приобрела сколько-то заметного потенциала. Имея за спиной значительные теоретические и технические наработки, ветроэнергетика развивалась и внедрялась в различные отрасли народного хозяйства. В 1950-е годы в стране производилось до 9 тысяч ветроустановок в год единичной мощностью до 30 кВт. На целине в Казахстане впервые была сооружена многоагрегатная ветроэлектростанция, работавшая в паре с дизелем, общей мощностью 400 кВт.
Издавались научно-популярные книги и специализированная научная литература о строении ветродвигателей и их применении в экономике (от механизации животноводческих ферм, до электрификации отдельных железнодорожных будок). Изготовление и совершенствование ветряков стало излюбленным хобби для многих советских энтузиастов.
В 1960-е годы, когда были открыты казавшиеся неисчерпаемыми нефтяные и газовые запасы Сибири, развитие ветроэнергетики в СССР было заморожено. Ископаемая энергия была значительно дешевле, получил развитие “мирный атом”, и советская экономика переориентировалась на строительство ТЭС, ГЭС и АЭС.
Уже в ходе Перестройки, в условиях крайнего дефицита, внутри министерств родился и был согласован проект по модернизации и развитию ветроэнергетики. МКБ «Радуга» Минавиапрома СССР и НПО «Южное» Минобщемаша СССР к 1990 году организовали серийное производство современных ветроэнергетических установок мощностью 200, 250 и 1000 кВт. Началось создание первых крупных системных ветроэлектростанций: Восточно-Крымской, Ленинградской, Калмыцкой, Магаданской и Заполярной (в Воркуте). Со скрипом начавшийся проект быстро заглох после того, как СССР перестал существовать, а развитие ветроэнергетики в России было фактически приостановлено на два десятилетия.
Тем временем, стоимость электроэнергии полученной от силы ветра стремительно дешевела благодаря развитию технологий и завоевывала свою нишу на мировом рынке. Попытки восстановления отрасли в России, предпринятые в нулевые годы, провалились, и только несколько лет назад начали действовать государственные программы поддержки и развития ветроэнергетики. Благодаря этим запоздавшим мерам, в России снова строятся ветроэлектростанции (крупнейшая запущена совсем недавно в Ставропольском крае), ведутся научные разработки и налаживается собственное производство ветрогенераторов совместно с датской компанией Vestas.
Правда, сегодняшние российские достижения выглядят весьма скромно на фоне мирового уровня развития ветроэнергетики. Мощность отечественных ветроустановок всего лишь немного превышает 600 МВт, а к 2024 году планируется увеличить этот показатель до 1,8 ГВт. Для сравнения, в Китае только в 2017 г. мощность ветроустановок составила 188,4 ГВт, в США 89 ГВт, в Германии 56,1 ГВт — и каждый год эти показатели увеличиваются в среднем на 10%. Так что пока Россия только строит свои новые ветроэлектростанции на основе зарубежных технологий, во многих странах этот тип зеленой энергии уже занимает заметную долю в общем производстве электричества. Все это особенно печально, если вспомнить, что когда-то СССР был одним из лидеров ветроэнергетики.
фото на обложке: Дмитрий Солодянкин / https://zen.yandex.ru/netakie
