Разработчики программы надеются, что благодаря этому ветроэнергетика станет рентабельной для тех уголков мира, где ветры слабы или дуют непостоянно

Ученые разработали алгоритм, благодаря которому можно снизить потери электричества при работе ветряков, контролируя колебания токов статора и ротора. Об этом пишет пресс-служба проекта "5-100" со ссылкой на статью в научном журнале IEEE Transactions on Power Electronics.

"Любые колебания токов статора и ротора, которые вызываются падением напряжения, могут быть значительно уменьшены и при этом они будут оставаться в заданных пределах безопасности. Внедрение нового ПО, контролирующего эти процессы, не потребует замены план и контроллеров", - прокомментировал один из авторов исследования, профессор Южно-Уральского государственного университета (Челябинск) Евгений Соломин.

Ветряные фермы как один из источников электроэнергии стремительно набирают популярность в Дании, США и других развитых государствах. Ветряки достаточно дешевы в производстве и не требуют особого ухода, но при этом они часто мешают своим шумом жителям близлежащих поселений, а их влияние на климат и погоду пока не до конца изучено.

Вдобавок эффективность работы ветряков пока остается низкой, из-за чего они не могут полноценно конкурировать с классическими тепловыми электростанциями и многими другими типами энергетических установок, особенно в там, где их работе не подходит климат. В частности, в большинстве регионов России традиционные ветряки из-за низких средних скоростей ветра применять нельзя.

Поэтому, как отмечают Соломин и его коллеги, инженеры, физики и программисты со всего мира сейчас совершенствуют как устройство самих турбин и различных электрических компонентов энергоустановок, так и программное обеспечение, которое управляет раскруткой ротора ветряка и другими аспектами его работы.

Программный апгрейд

В частности, российские и греческие исследователи уже много лет работают над решением одной из главных проблем в работе фактически всех ветрогенераторов - низкой стойкостью к резким скачкам и просадкам в напряжении и силе тока.

Эти проблемы связаны с тем, что турбина ветряков устроена так, что она может реагировать на резкие изменения в скорости ветра, при необходимости ускоряя свое движение или замедляя его. Для этого ее ротор и статор собраны так, что они постоянно нуждаются в притоке электричества из электросети. Резкие просадки в напряжении приводят к тому, что работа турбины нарушается, иногда она даже останавливается. В результате КПД ветряка падает.

Чтобы избавиться от подобных проблем, инженеры встраивают в ротор шунтирующие вентили, которые сглаживают подобные скачки напряжений и силы тока. Подобная процедура не проходит для ветряка даром, что также снижает его эффективность, делает его более сложным и повышает стоимость вырабатываемого электричества.

Профессор Соломин и его коллеги нашли более простой метод борьбы с подобными скачками в напряжении на роторе ветрогенератора. Они предложили менять напряжение, которое поступает в другой важный ее компонент, статор. Подобные манипуляции, как отмечают исследователи, можно проводить программным путем, не меняя конструкцию турбин.

Как показали первые тесты алгоритма, он повысил КПД экспериментального лабораторного ветряка мощностью в 5,5 киловатт на 15-40%. Аналогичных результатов ученые добились, создав компьютерную модель промышленной ветровой турбины мощностью в 1,6 мегаватт.

Ученые надеются, что их алгоритм не только сделает ветровую энергетику более выгодной, но и позволит ей стать экономически рентабельной на территории России и других уголков планеты, где ветра относительно слабы или дуют непостоянно.