Електростанції на відновлюваних джерелах енергії

Електростанції на відновлюваних джерелах енергії

Енергія води і вітру безкінечна. Першою в світі державною електростанцією на відновлюваних джерелах енергії (ВДЕ) стала гідроелектростанція, побудована в 1881 році із застосуванням генератора компанії Сіменс. Сіменс є одним з перших розробників продуктів і рішень в області виробництва енергії з відновлюваних джерел. 

1929 рік: гідроелектростанція "Арднакруша" на річці Шеннон

Наприкінці 1920-х років в Ірландії електроенергією було забезпечено лише кілька міст. Загальна потужність всіх державних електростанцій становила всього 27 000 кіловат. Однак цього було недостатньо для подальшого економічного розвитку. По суті, було потрібно забезпечити електроенергією територію площею близько 70 000 квадратних кілометрів, на якій проживало близько трьох мільйонів людей. На території проголошеної в 1922 році Ірландської вільної держави було мало вугільних родовищ, тому його урядом було прийнято рішення зосередитися на використанні величезного енергетичного потенціалу водних ресурсів. 

Для досягнення цієї амбітної мети в 1925 році уряд Ірландії залучив компанію Сіменс. Ключовим об'єктом даного енергетичного проекту стала гідроелектростанція "Арднакруша" (Ardnacrusha) на річці Шеннон. Перша черга цієї ГЕС, яка була введена в експлуатацію в 1929 році, складалася з трьох генераторів потужністю 30 МВА кожен. Друга черга ще на 25 МВА була завершена в 1933 році. 

 

Контракт на будівництво трьох черг гідроелектростанції «Арднакруша» став найбільшим міжнародним контрактом, отриманим німецькою компанією з часів будівництва Багдадської залізниці в 1903 році. Цей масштабний проект став вражаючим підтвердженням можливостей компанії Сіменс як сильного гравця на міжнародному ринку.

1978 рік: початок робіт з будівництва найбільшої в світі гідроелектростанції "Ітайпу"

 

у 1978 році почалися роботи з будівництва найбільшої в світі гідроелектростанції на кордоні Парагваю і Бразилії. До моменту завершення робіт в 1991 році електростанція виробляла 75 мільярдів кіловат-годин на рік, будучи лідером не тільки за потужністю, але і за обсягами виробництва електроенергії.

 

В ході будівництва ГЕС "Ітайпу" (Itaipu) на річці Парана компанія Сіменс поставила не тільки величезну кількість різних компонентів, але і обладнала серце електростанції, встановивши п'ять найбільших у світі гідроелектрогенераторів. Генератори були виготовлені на заводі в м. Лапа в Бразилії і мали потужність 823,6 МВА кожен. 

 

Трансформатори на 275 МВА, виготовлені для цієї електростанції, теж вирізнялися небаченими розмірами: кожен з них був висотою в три людські зрости і важив 215 тонн. Успішне транспортування цих величезних установок стало унікальним досягненням з точки зору логістики.

1994 рік: паливний елемент, який встановив світовий рекорд

Паливні елементи дозволяють отримувати електроенергію безпосередньо з кисню і водню за допомогою процесу, який іноді називають холодним горінням. У порівнянні з традиційними джерелами енергії ця технологія володіє більш високим ККД і вирізняється істотно меншим рівнем викидів забруднюючих речовин.

 

У 1994 році високотемпературний твердооксидний паливний елемент (Solid Oxide Fuel Cell, SOFC) компанії Сіменс, що працює на водні і кисні, вперше в світі розвинув потужність 1,8 кіловата (кВт). Попередній рекорд становив 1,3 кВт. Питома потужність, що склала 0,6 Вт / см2, також стала світовим рекордом.

 

Під час більш ніж 300-годинної експлуатації батареї були змодельовані ключові процеси, такі як включення і виключення живлення. Виявилося, що навіть після повторного включення електричні характеристики батареї залишалися незмінними.

2012 рік: найдовша лопать вітрової турбіни в світі

У 2012 році на морській вітровій електростанції потужністю 6 МВт недалеко від міста Остерілд в Данії відбувся пробний пуск найбільшої в світі вітрової турбіни Сіменс. Довжина кожної з її лопатей становила 75 метрів, що також на той момент було абсолютним світовим рекордом.

 

Нові лопаті вирізнялися високою стійкістю до навантажень в поєднанні з невеликою вагою. Це була найбільша в світі склопластикова лопать цільного формування, вона не мала ні швів, ні клейових з'єднань. Інноваційний дизайн лопаті забезпечував оптимальну продуктивність при різних швидкостях вітру. Якби цю лопать виготовляли традиційним способом, вона важила б на 25-50% більше. А чим важче лопаті ротора, тим більшим навантаженням вони піддаються і тим міцніше корпус, щогли і опори їм потрібні. Таким чином, поєднання добре продуманої конструкції і невеликої ваги допомогло знизити вартість виробництва вітрової електроенергії.

 

Морські вітрові турбіни такої моделі можуть виробляти до 25 мільйонів кіловат-годин чистої енергії, що достатньо для забезпечення електрикою 6 000 будинків.

2017 рік: технологія OWL

Вітропарки виробляють екологічно чисту електроенергію, але в той же час створюють багато шуму. Чим швидше працює турбіна, тим вона голосніше. У відкритому морі це не проблема, але при будівництві наземних вітрових електростанцій необхідно дотримуватися безліч вимог щодо захисту жителів прилеглих районів від занадто великого рівня шуму. Багато в чому тому наземні вітрові турбіни традиційної конструкції часто не можуть обертатися з максимальною швидкістю. Але чим повільніше вони обертаються, тим менше електрики виробляють. 

 

Щоб вирішити цю проблему, в компанії Сіменс розробили інноваційну конструкцію лопатей вітрових турбін. Їх форма імітує пір'я сови, що мають торочкуватий край. Нову форму лопатей назвали OWL, що в перекладі з англійської якраз і означає «сова». Завдяки такій конструкції шумовий вплив наземних вітрових турбін вдалося зменшити на 10%.

Крім того, фахівці Сіменс об'єднали дизайн лопатей DinoTail («хвіст динозавра»), що використовувався раніше та  характеризувався зазубреною формою краю, з новою розробкою. Використання інноваційної технології, яка отримала назву DinoTail Next Generation ("хвіст динозавра: нове покоління"), дозволило уникнути значного обмеження потужності турбіни, дотримуючись при цьому нормативів по допустимому рівню шуму. Це також дало можливість збільшити річний обсяг виробництва електроенергії на 1,5%.

 

Подібні розробки є великим технологічним досягненням компанії, що впливає на весь ринок наземних вітроелектростанцій.