Ветрополигон ВИЭСХ в г. Истре Московской области проводит испытания ветроэлектрических установок различной мощности. Результаты испытаний оформляются протоколами и отчетами с анализом полученных данных. При получении положительных результатов даются рекомендации по организации серийного производства.

К числу обязательных измерений относятся:

– определение мощностных характеристик ветроагрегатов в рабочем диапазоне скоростей ветра;

– проверка отсутствия резонансных режимов работы;

– проверка качества энергии в расчетном режиме и измерение производимого при работе уровня шума.

В 2002 году институт электромеханики ФГУП НИИЭМ (г. Истра) разработал ветродизельную электрическую установку мощностью 10 кВт с изготовлением двух опытных образцов. Руководил проектом главный конструктор С. А. Никонов, имеющий большой опыт создания ветроэлектрических установок (ВЭУ) мощностью от 1 до 250 кВт. Испытания двух новых образцов ветроагрегатов типа ВТН810 проводились на ветрополигоне ВИЭСХ около двух лет. По всем видам проверки были получены положительные результаты [1].

На 1 представлен общий вид данного ветроагрегата с двухлопастным ветроколесом диаметром 8 м и деревянными лопастями, выполненными с круткой 20°. Профиль лопастей – NACA44, номинальная быстроходность ветроколеса равна 1 Ветроколесо устанавливается на валу магнитоэлектрического генератора  и имеет центробежный регулятор частоты вращения с ограничением на уровне 250 об/мин. Монтаж ветроагрегата на месте применения выполняется без использования бетона. Мачта ветроагрегата устанавливается на металлической плите ( , фиксируемой штырями, забиваемыми в грунт. Для крепления четырех растяжек на глубине 1,5 м горизонтально устанавливаются швеллеры длиной около 1 м. Связь тросовых растяжек со швеллерами обеспечивается при использовании металлических стержней, имеющих антикоррозионное покрытие. Подготовку ВТН810 к монтажу, включая засыпку траншей грунтом, обычно выполняют за один день. Монтаж ветроагрегата и подъем головки с ветроколесом осуществляется с помощью ручной лебедки за 2–3 часа. Проведенные в г. Истре и на побережье Финского залива (в режиме эксплуатации с энергоснабжением реальных потребителей) испытания ветроагрегатов с повторным использованием закладных деталей фундамента подтвердили надежность такого фундамента в цикле эксплуатации ветроагрегата.

При натурных испытаниях была поставлена задача определить показатели эфф. ветроагрегатов, позволяющие сопоставить характеристики ветроагрегата ВТН810 с характеристиками лучших отечественных и зарубежных ветроэлектрических установок соизмеримой мощности.

В качестве основного показателя эфф. ветроагрегатов малой мощности (от 4 до 30 кВт) принимается общий КПД ветроагрегата h0, определяемый как отношение развиваемой генератором ветроагрегата мощности к энергии ветрового потока для нормальных климатических условий:

где Р – мощность, развиваемая генератором, кВт;

V – скорость ветра, м/с;

D – диаметр ветроколеса, м.

Мощностные характеристики и КПД ветроагрегата ВТН810 сопоставлялись с аналогичными показателями продукции Лианозовского электромеханического завода, выпускающего совместно с швейцарской фирмой ветроагрегат ВЭУ30 ( , и с характеристиками ветроустановок ВЭУ GEV1025 (Франция) и АВЭУ64 (СССР) [2, 3]. Результаты приведены в таблице.

Анализируя данные таблицы, можно сделать вывод, что самый высокий КПД, на уровне 0,45–0,42, имеет ветроагрегат ВНТ81 Это объясняется тем, что в нем применена аэродинамически совершенная форма лопастей ветроколеса, и отсутствует редуктор. Ветроагрегат ВЭУ30 также не имеет редуктора, но его ветроколесо имеет поворотные части лопастей, вызывающие дополнительные потери. КПД ВЭУ30 находится на втором месте: 0,40–0,3 Общий КПД редукторных агрегатов GEV1025 и АВЭУ64 находится на уровне 0,29–0,36 и 0,29–0,32 соответственно. Есть основание полагать, что при увеличении диаметра ветроколеса с 8 до 14 м и при соблюдении аэродинамического подобия с ВТН810 можно создать ветроэлектрическую установку мощностью 30 кВт более высокого качества, чем ВЭУ30 (Швеция).

Благодаря натурным испытаниям установлено, что ветроагрегат ВТН810 обеспечивает начало заряда аккумуляторной батареи (АБ) напряжением 240 В, начиная со скорости ветра 3,5 м/с, и развивает номинальную мощность 10 кВт при скорости ветра 10 м/с. Однако в конце заряда АБ мощность заряда резко снижается. Чтобы не допустить понижения выработки энергии ветроагретата, в ВИЭСХ разработаны и проверены специальные блоки отбора мощности, которые при снижении или отключении тока заряда автоматически увеличивают отбор мощности на производство тепла или на подъем воды [4].

По результатам проведенных испытаний ветроагрегата ВТН810 можно сделать следующие выводы:

– разработан и испытан быстроходный ветроэлектрический агрегат ВТН810 мощностью 10 кВт, имеющий по сравнению с известными аналогами более высокий общий КПД преобразования энергии ветра;

– ветроагрегат ВТН810 имеет новый тип фундамента, не требующий применения бетона и положительно зарекомендовавший себя в работе;

– в период испытаний ветроагрегата разработан и проверен в цикле эксплуатации блок отбора мощности, позволяющий без ущерба для завершения заряда аккумуляторной батареи производить регулируемый отбор энергии ветроагрегата для производства тепла или подъема воды;

– на базе технических решений ВТН810 целесообразно разработать новые ветроагрегаты мощностью до 30 кВт и освоить их серийное производство для применения в районах, не имеющих централизованное энергоснабжение.

Литература
Харитонов В. П. Автономные ветроэлектрические установки. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2006.

Ветроустановка мощностью 30 кВт (ВЭУ3 . Лианозовский электромеханический завод (ЛЭМЗ) // email: windenergylemz@mail.ru.

European Wind Turbine Catalogue. Energy Centre Denmark. Copenhagen, 1994.

А.с. № 102062 Ветроэлектрический насосный агрегат / Н.Д. Абрамов. – Опубл. 198 Бюл. № 20.