Республика Твинд

Транспортировка лопасти турбины Твинд.

Частная школа для трудных подростков "Твинд" была основана в 1970 году тогда ещё совсем молодым датским учителем Амди Петерсеном (Mogens Amdi Petersen). Теперь (конец 2016 года) Петерсену 77 лет и его разыскивают датские власти через Интерпол по обвинению в растрате государственных средств и в уклонении от уплаты налогов. Последний раз его видели в Мексике. Так что, если вы вдруг видели его где-нибудь, то знаете куда следует сообщить. Не могу знать насколько обоснованы претензии к этому человеку, но не удивлюсь, если вполне. Род занятий способствует. Почитайте Макаренко, например. Макаренко даже по тогдашним законам следовало бы посадить, не говоря уже о законах современной Дании. Разумеется, большинство педагогов люди честные, но соблазнов для них действительно много, особенно когда речь идёт о государственном финансировании. Тем более достойны уважения те из них, кто несмотря ни на что не запускает руку в чужой карман, и печально, что на них ложится тень от немногих проходимцев. Легла тень и на "Твинд", усилив сомнения в благостности его деятельности. К нашему времени он разросся от частной школы до целой империи добрых дел... Может быть, его и в самом деле пора прикрыть, очень важно бывает уйти вовремя, с доброй памятью о себе. Ведь есть о чём вспомнить с уважением и благодарностью.

Цитатник Мао Дзэдуна
на датском языке.

29 мая 1975 года состоялась историческая встреча учащихся и преподавателей школы "Твинд", всего 400 человек, их средний возраст составил тогда 21 год. Встреча положила начало проекту постройки большой ветряной турбины Твинд. Проект проходил под девизом "Пусть расцветают 100 мельниц" (..lad 100 møller blomstre..), в коем, несомненно, содержалась аллюзия на цитату Мао "Пусть расцветают 100 цветов" из популярной в то время среди европейской левоты красной книжицы, цитатника Великого кормчего. Аллюзия провокационная, памятуя чем весь этот расцвет закончился в Китае, но Дания не Китай, всё обошлось. Помимо четырёх сотен основателей, мельницу строили несчитанные волонтёры, их количество оценивается в десятки тысяч человек. Среди волонтёров встречались и  профессионалы, которые не только таскали и бросали, но и консультировали строителей на предмет конструкции мельницы. За основу приняли мельницу острова Гедсер, но лопасти к ней сделали по примеру турбины из Штутгарта. Авторы сайта, посвященного турбине, утверждают, что Петерсен сам лично настоял на дизайне Хюттера, по которому в Дании в то время никто не работал. Удивительно как сошлись вместе криминальные умы ради благого дела. Вот уж воистину "та сила, что вечно хочет зла".

Изготовление лопасти Твинд.

Работа продолжалась три года, на проект, помимо неучтённых бесплатных усилий, потратили 6,5 миллиона датских крон. 26 марта 1978 года мельница впервые завертелась, но понадобилось ещё почти два года, чтобы устранить все недостатки и запустить машину в постоянную эксплуатацию.

"Тренировочная" турбина,
Фото Erik Grove-Nielsen.

Технология производства лопастей из армированного пластика в то время, по большому счёту, не существовала, поэтому команда провела долгую подготовительную работу, прежде чем приступить к их непосредственному изготовлению. К Хюттеру в Штутгарт отправилась настоящая паломническая миссия для восприятия опыта, после чего начались практические эксперименты. Вначале потренировались на лодках. Лодки из стеклопластика в 70-х были хорошо известны. Если мне память не изменяет, я и сам катался на такой в Подмосковье в году этак в 75-м. Лодка в работе испытывает существенные нагрузки, и мало найдётся датчан, которые не разбираются в лодках и не смогли бы грамотно оценить результат. Затем они сделали малый ветряк на 20 кВт, причём литейные формы для его лопастей взял в аренду, а потом и приобрёл Эрик Грове-Нильсен (Erik Grove-Nielsen). И только после всех этих тренингов началось создание настоящей турбины. И вот что получилось.

Ротор

• Диаметр 54 метра
• 3 лопасти 
• максимальная скорость вращения 21 об/мин
• регулировка угла атаки поворотом лопасти
• ось ротора от винта нефтяного танкера, позаимствована на верфи Роттердама
• высота оси 53 метра
• заветренное расположение (на корме гондолы)

Редуктор

• серийный ASEA, модель 1958 года, найден на шведской медной шахте
• передаточное число 20

Генератор

• серийный ASEA, модель 1954 года, со шведской бумажной фабрики
• синхронный
• 1725 кВт активной мощности

Гондола

• активное управление курсовым углом

Башня

• железобетонная 
• высота 53 метра
• лифт для персонала
• масса 1620 тонн

Рабочие характеристики

• минимальная скорость ветра 2,5 м/с
• номинальная скорость ветра 8 м/с
• максимальная скорость ветра 21 м/с
• средняя скорость остановки 16 м/c
• годовая выработка 0,5 миллиона кВт-ч
• полное время работы 150540 часов (на конец 2014 года)
• полная наработка энергии 20 млн. кВт-ч

Организационно проект Твинд вполне соответствовал новейшему времени, поэтому нельзя назвать его главного автора, роль лидера проекта (коим был Петерсен) сводилась к чисто управленческим действиям. Эпоха "генеральных конструкторов" ушла в прошлое. В общем-то, уже руководители проектов 30-х годов были скорее менеджерами, чем инженерами, но какая-то инерция оставалась, причем не всегда хорошая. Я имею в виду, что генеральные не всегда грамотно вторгались в техническое творчество участников проекта со своими оригинальными "задумками". Управленческая культура руководителя большого инженерного проекта требует от него способности оценить работу участников проекта, а не делать её самому. По всей видимости, Петерсен обладал необходимой культурой. Так, основным техническим консультантами проекта выступали Датская национальная лаборатория энергетики из возобновляемых источников (Risø) и Датский технический университет. Они самостоятельно разрабатывали ветряные турбины, но ничего подобного Твинд у специалистов не получилось. Ковчег построили любители. Специалистам не хватило грамотного выбора необходимых технических решений, т.е., менеджмента. Звучит неубедительно? Ни одна турбина профессионалов не имела лопастей Хюттера, хотя они прекрасно знали о немецком изобретении, но хотели смастерить что-то своё.

Установка лопасти Твинд, 1978 год.
Фото с сайта "Ветры перемен".

Помимо несомненно удачных выборов технических решений в проекте случались также неудачные и сомнительные. Неудачным оказался первоначальный редуктор, его сразу же пришлось заменить из-за высокого уровня шума и вибраций. Что было непросто, работать приходилось на высоте, в прямом смысле слова, башня Твинд падать ниц как эоланка не умела. Кстати, при монтаже и ремонте агрегатов турбины использовались подъёмные краны, как и на современных турбинах. Установкой заведовала компания Klose Kraner (часть промышленной группы BMS из Holstebro), это был первый её шаг к лидерству на рынке ветряных турбин, хотя компания его не помнит. Ай-я-яй. На фотографии слева можно видеть процесс установки лопасти. Нынешняя технология предполагает горизонтальное положение лопасти при монтаже, здесь же она висит под углом, хотя и под малым. Почему так не знаю, но крылья к ветряным мельницам устанавливали совсем иначе -- отвесно вниз, поднимая их с земли, кранов-то не было, так что технология Твинд ближе к современной.

К сомнительному выбору я бы отнёс саму башню. То, что она не умела падать, это ей большой плюс, на самом деле, а вовсе не минус, как можно было бы подумать из предыдущего замечания. Не затем воздвигают башни, чтобы они падали. Но полторы тысячи тонн, это многовато будет, хотя кашу маслом не испортишь, конечно, вопрос в цене. Динамический расчёт башни провёл Ханс Йорген Лундгард Ларсен (Hans Jørgen Lundgaard Laursen), башня у него получилась основательная, как и его имя. Именно на её основание я и хотел бы обратить особое внимание. Башни из бетона мало теперь кто строит, более того, даже у бетонной башни верхушку стремятся сделать стальной, металл лучше держит изгиб (у Останкинской башни, кстати, верхушка тоже стальная). Зато конический железобетонный фундамент, практически точно такой же как у Твинд, самое ходовое решение для наземных ветряных турбин. Конус делают меньшей высоты (башни не такие тяжёлые) и закапывают его в землю на всю высоту, а не наполовину как тёщу, в остальном же, это тот же самый дизайн Ханса Йоргена. Подставка оловянного солдатика, как бы я назвал этот фундамент. Думаю, что каждый датчанин читал сказку про одноногого солдатика.

Дети цветов на строительстве фундамента башни Твинд,
фото сайта электростанции Твинд.

Среди прочих создателей Твинд, всех которых не перечесть, я бы ещё отметил профессора Технического университета Копенгагена Ульрика Краббе (Ulrik Krabbe), который вместе со своими студентами разработал электрику станции Твинд. Задача перед ними стояла непростая. Мощность турбины большая и переменчивость её, соответственно, тоже. Ну, и все остальные тоже молодцы. Лица некоторых участников проекта можно увидеть на фотографиях сайта "Ветер перемен".

И всё таки, главное достижение станции Твинд, это её долговечность. За время эксплуатации случались поломки. Вот их краткий список:

1989 -- замена подшипника одной из лопастей
1993 -- замена всех трёх лопастей и двух оставшихся подшипников (т.е., после 15 лет службы)
1999 -- покраска в нынешнюю красно-белую расцветку
2000 -- модернизация курсового механизма и управляющих систем
2004 -- замена ещё одного подшипника лопасти
2015 -- увеличение мощности и установка дополнительного преобразователя частоты.

Как можно видеть, основная проблема -- подшипники лопастей, наиболее нагруженный и, в тоже время, точный узел всей конструкции. Тем не менее, они ходили по десять лет даже такие, созданные не пойми кем, в спешке, без предыдущего опыта эксплуатации. Многие важные узлы и вовсе были подобраны на помойке, но к ним никаких претензий. Это по технике, а с наработкой всё сложнее.

Во-первых, если мы поделим отработанные часы на время эксплуатации (40 лет), то увидим, что простои турбины составляют примерно половину времени эксплуатации, что многовато. Очевидно, что в её истории случались длительные и/или частые остановки. Во-вторых, средняя мощность всего 133 кВт, т.е., менее 10% от максимальной. Тут явный не то чтобы просчёт... но, скорее, перестраховка создателей, как и в случае с башней. Опыта не было, поэтому турбина была оптимизирована на слабый ветер, а он, сами знаете... При сильном же ветре турбина обычно останавливалась, отсюда средняя скорость ветра при остановке -- 16 м/c. При таком ветре работать бы и работать, но надёжность была избрана приоритетом, поэтому и дублируемая система тормозов, поэтому и прослужила 40 лет. Тише едешь, дальше будешь.

Что же касается экономики... Она всегда была слабым местом Петерсена. Если умножить наработку на нынешнюю цену электричества в Дании, то получится около 45 миллионов крон. Но как это сопоставить с заявленными тратами в 6,5 миллионов? В Дании была сильная инфляция, причём как раз в конце семидесятых и в восьмидесятых годах. Кроме того, ремонт, эксплуатационные расходы, банковский процент... Нужно также иметь в виду, что стоимость электричества в Дании одна из самых высоких в мире (0,3 евро за кВт-ч). А бесплатный труд волонтёров? А уникальный дизайн? Общее же впечатление такое, что станция пока не окупилась. Ну так что ж, у неё ещё есть время, ведь она пока работает.

Стойкий оловянный солдатик на исходе четвёртого десятка лет своей службы:

Назад

К оглавлению

Вперёд