Механика сплошных вторников: Последние будут первыми

臥虎藏龍

Ветряные мощности, установленные
в 2016 году, по странам.
Источник GWEC.

В литературе можно встретить высказывание, мол, до 2005 года о китайской ветроэнергетике не было известно ничего. Это не совсем так, конечно. Кое-что про неё даже на этих страницах было сказано. В Китай поступали импортные ветрогенераторы, а в 1998 году была основана фирма "Голдвинд" (Xinjiang Goldwind Science and Technology Co. Ltd.), первенец национального ветростроительства Китая. В 2005-м же году произошло знаменательное событие в общественной сфере: Всекитайское собрание народных представителей приняло законодательный акт о закупках электроэнергии, производимой из возобновляемых источников. Китайские власти и прежде оказывали поддержку ветроэнергетике, быстрорастущая экономика страны нуждалась в электричестве; в собственных энергоресурсах преобладает каменный уголь, от его золы китайцы задыхаются, добыча его дело непростое, не говоря уже о всяких там Киотских протоколах и прочем; но этот закон был особенный, схожий с теми, с какими мы уже ознакомились на примере Калифорнии и Дании. Экономика же, она и в Китае экономика, так что, результат не заставил себя долго ждать.

Этнический китаец (ханец) Ву Кан (Wu Gang) оказался в Синьцян-Уйгурском автономном районе (Xinjiang) не случайно. Как писал "Форбс", он скрывался там от излишнего внимания властей во время культурной революции. Место и в самом деле подходящее, мало того, что крестьянская провинция, так ещё и национальная окраина, до ханьцев руки не доходили, с уйгурами бы разобраться. В этом замкнутом районе (в пятидесятых годах повесили железный занавес на советско-китайской границе, а до прочей цивилизации от Синьцзяна тысячи ли) в 1983 году Ву Кан получает диплом инженера по специальности электрика. Там же он изучает английский язык. Лет пять спустя после окончания института, Ву Кан поступает на работу в компанию "Синьцянская ветроэнергетика" (Xinjiang Wind Energy Co). Компания в то время занималась строительством одного из первых китайских ветропарков неподалёку от Урумчи, столицы Синьцзяна. Ву Кан возглавляет эту работу. Там он постигает премудрости ветростроительства и знакомится с компаниями-производителями ветряных машин. В 1995 году он дорос до поста заместителя Генерального директора, что, по всей видимости, было для него потолком в этой частной компании. Неудивительно поэтому, что в 1998 году он основал свой собственный "Голдвинд". В том же году он получает докторскую степень в университете Даляня (бывший город Дальний).

Новорождённая компания под руководством доктора Кана представляет проект 600-киловаттного ветрогенератора под названием "Девятая пятилетка" (известный в международной классификации как S43/600). Далее историографы "Голдвинда" обычно переходят к новым свершениям и достижениям компании, открывшим ей дорогу к мировым высотам, но нам следует слегка притормозить и прежде чем вернуться к "Голдвинду" посмотреть что представлял из себя S43/600, просто потому, что нас интересует прежде всего техника, а не коммерция. Для этого сравним его с двумя другими ветряками того времени и той же мощности. Это TW-600 немецкой фирмы Tacke и D4 46/600 тоже немецкой DeWind (ныне часть группы General Motors, USA).

	Goldwind S43/600	Tacke TW-600	DeWind D4 46/600
Мощность, кВт	600	600	600
Диаметр ротора, м	43	43	46
Количество лопастей	3	3	3
Вес гондолы, т	23	32	24
Вес башни, т	62	55,5	63
Вес ротора со ступицей, т	12,4	18	11,5
Общий вес, т	97,4	105,5	98,5
Мин. скорость ротора, об/мин	17,9		13,1
Макс. скорость ротора, об/мин	26,8	27	29,2
Мин. скорость ветра, м/с	3,2	3	2,5
Макс. скорость ветра, м/с	25	25	19
Ступени редуктора	3	3	3
Передаточное отношение	1:56,56	1:57	1:45
Генератор	индукционный	асинхронный	асинхронный
Макс. скорость генератора, об/мин	1520	1500	1500
Напряжение, В	690	690	690
Высота башни, м	40-60	50	55-70

Для пущей наглядности картинки гондол этих турбин:

Можно сказать, что машина "Голдвинд" находилась в общеевропейском тренде и мало отличалась от других. Более того, китайская турбина больше похожа на немецкую Tacke, чем две немецкие друг на друга. Рационального объяснения этого сходства у меня нет, но известно другое.

Франц Таке (Franz Tacke), один из пионеров немецкой ветроэнергетики, в 1960 году унаследовал машиностроительную компанию своего деда, основанную ещё в 1886 году. В середине восьмидесятых годов прошлого века Франц включается в калифорнийскую гонку, где добивается определённых успехов. Фактически фирма Таке становится второй среди германских ветростроителей, уступая только "Энеркону". Фирма последовательно наращивает мощность своих турбин, дойдя до двух мегаватт, но в 1997 году объявляет себя банкротом. Её приобретает американский "Энрон" (купленный впоследствии "ДжиИ"), который не выпускает турбин менее 750 киловатт. Вполне удачная конструкция TW-600 остаётся бесхозной. Вероятно её дизайн как-то мог повлиять на работу Ву Кана.

Время не стоит на месте даже в Китае с его тысячелетней историей традиций, устаревает не только "Девятая пятилетка", но и пришедшая ей на смену "Десятая" мощностью 750 киловатт. В 2002 году доктор Кан становится председателем наблюдательного совета компании "Венсис" (VENSYS). В следующем году "Голдвинд", ставший партнёром "Венсис", выпускает по лицензии последней мельницу GW62/1200 с размахом крыльев 62 метра и мощностью 1,2 мегаватта. Здесь необходимо внести ясность касательно "Венсис", и нам снова придётся вернуться в Германию. (Вопрос для проверки пройденного материала: что означает название VENSYS ?)

В 1990 году в университете прикладных наук Саарбрюккена под руководством профессора, доктора технических наук Фридриха Клингера (Friedrich Klinger) создаётся исследовательская группа по ветроэнергетике. В своей работе группа ориентируется, прежде всего, на усовершенствование генератора. В 1997 году готов первый опытный прототип на 600 киловатт. В 2000 году основывается компания "Венсис", которая, используя наработки исследовательской группы, наращивает мощность своих турбин. Пять лет спустя компания начинает продавать лицензии в Испанию. В 2007 году она расширяет рынок лицензий на Китай, Индию и Бразилию. В следующем году "Голдвинд" приобретает акции "Венсис", а ещё через год компания представляет публике турбину VENSYS 90/100, которая одновременно и Goldwind.

Goldwind 1.5MW. Из рекламы фирмы "Голдвинд".

VENSYS 1.5MW. Из рекламы фирмы "Венсис".

Надо заметить, что "Венсис" не отказалась от собственного производства, а "Голдвинд" имеет собственных инженеров, так что две вышеприведённые турбины всё же разные. Что же особенного было в них, что принесло успех и "Голдвинду", и "Венсис"?

Во-первых, это генератор прямого привода на постоянных магнитах. Использование мощных неодимовых магнитов позволило удержать габариты генератора в разумных приделах при малой частоте вращения вала -- до 14 оборотов в минуту. Конечно, использование неодима вызывает вопросы; он недёшев, его добыча сопряжена с нанесением ущерба окружающей среде, кроме того, он редок, но, по счастью для "Голдвинд", его основная добыча сосредоточена в Китае.

Во-вторых, это преобразователь напряжения, который позволяет подключаться к любой сети, а также изолирует генератор от перепадов напряжения в сети. В-третьих, поворотный механизм лопастей, не требующий смазки, оснащённый автономным источником питания, с расчётным сроком службы 20 лет. В-четвёртых, воздушная система охлаждения генератора с замкнутым контуром и теплообменником. В общем, всё то, что нужно в экстремальных условиях эксплуатации, каковы в Китае нередки.

Такая спарка немецких разработчиков и китайских производителей позволила догнать и местами перегнать лидеров индустрии. Китайский дракон незаметно подкрался к пирогу промышленной ветроэнергетики. Ныне без Китая она немыслима. Китайские ветряные турбины устанавливаются не только в Китае, но и в обоих Америках, и в Европах, и, разумеется, в Азии, включая Российскую Федерацию.