logo


Ветровая энергия, конечно, возобновляемая и даже экологически чистая – по крайней мере много чище, чем другие способы добывания электричества. Но дешевой она не является, и отчасти в этом становится виновата авиация.

 

В

ина (в кавычках) вполне очевидна: торчащие на многие десятки метров ввысь ветряки мешают полетам самолетов в районе аэропортов, и, поскольку самолеты тут были до ветряков, именно последние и являются «возмутителями спокойствия». Но даже если ветряк стоит в стороне от маршрутов движения аэропланов, он все равно мешает, загораживая обзор аэропортовым радиолокаторам.

Но совсем далеко от аэропортов ветряки выносить неудобно: исторически аэропорты строились рядом с городами, которые и являются главными потребителями энергии, вырабатываемой ветряками. Даже размещение ветровых электростанций в море все равно мешает локаторам – города-то и их аэродромы расположены нередко на самом побережье.

Ветряки не просто загораживают обзор, как, например, горы, но еще и машут лопастями роторов, и допплеровский радар это классифицирует как движущуюся цель, то есть самолет, и программное обеспечение системы УВД выдает тревогу на экраны диспетчеров. Ложные срабатывания отнюдь не способствуют улучшению эффективности работы системы, и что-то надо делать.

Самым очевидным решением было поставить в софт радара заплатку, которая бы отсекала бы все сигналы, идущие от целей далее определенного расстояния в сегменте, в котором стоят ветряки. Это просто, но в результате сокращается поле обзора радара, и самолет, находящийся позади ветрякового поля (генераторы обычно стоят группами в десятки и сотни), будет просто не виден системе. Для военных, которые нередко пользуются данными единой радарной сети в масштабе страны, это вообще головная боль: получается, что в необозреваемом радаром секторе может прокрасться коварный враг. Действительно, под прикрытием ветрякового поля, расположенного в открытом море, вражина может, например, запустить крылатую ракету, и она проделает значительный путь до цели на берегу незамеченной. Даже проще – враг может прокрасться незамеченным к самому полю на вертолете и вывести неохраняемые ветряки из строя, причинив значительный вред местной энергосистеме. В общем, получается угроза национальной безопасности, и, следовательно, надо что-то делать.

Больше всего по этому поводу беспокоятся в Великобритании с ее амбициозными планами в области ветряной энергетики. Действительно, только в 2011 году тамошнему провайдеру услуг УВД, компании NATS, поступило около 2000 заявок на постройку новых ветряков, что вдвое больше, чем в 2010 году. «Ветряковый бум» пока кончаться не собирается, но мест для строительств остается все меньше. А тем временем ветряки становятся все больше: в этом году войдут в строй первые трехмегаваттные монстры, генераторы которых размещены на башнях высотой 119 метров, а диаметр ротора составляет 126 метров, так что общая высота сооружения составит более 180 метров! Хотя 98% заявок на строительство ветряков никак не затрагивает радарное обеспечение аэропортов, остальные 2% будут давать «засветки», и сейчас строительство в таких местах не разрешается. И чем дальше, тем количество запретов будет возрастать – а электричество-то нужно! Из-за самолетов и аэропортов Британия уже недополучила несколько гигаватт электроэнергии…

Еще в 2009 году NATS попросила Raytheon разработать радар, который мог бы «смотреть» сквозь ветряки, и уже в 2010 году начались испытания. Они прошли успешно, и в октябре 2012 года на голландской авиабазе Военсдрехт состоялась сдача первого серийного радара.

Точнее, это не радар в сборе, а дополнительные модули к существующей системе. Инженеры добавили второй приемный модуль перед обработчиком сигнала, что дало возможность использовать для обнаружения целей метеоканал радара. Система, использующая для обнаружения целей теперь два сигнала вместо одного, показала в семь раз большую эффективность на малых высотах, и способна видеть за ветряками.

Но, как водится, в решении есть и хорошие, и плохие стороны. Кроме возросшей эффективности, в плюс идет возможность модернизации радаров, не изменяя существующей инфраструктуры, например, системы электропитания, так что пересертификация модернизированного радара не требуется.

Плохого больше. Для мест, где ветряков немного, система неплохо подходит, но «пробить» целое поле, где они стоят в несколько рядов, не получается. Да и в зависимости от географического расположения радара и конфигурации системы, расходы на модернизацию могут оказаться очень большими. Как вариант становится вполне приемлемым перенос радара на новое место, где ветряки не будут столь сильно закрывать обзор…

Есть, кажется, и другое решение: установка дополнительных радаров в проблемных местах. Но радаров особых, которые их создатели называют объемно-голографическими.

 

Ф

инансирует работы создания объемно-голографическим радаром Cambridge Consultants, а разработала и производит его фирма Aveillant, и опытный образец уже вышел на пробную эксплуатацию – в конце 2012 года он был установлен недалеко от Кембриджского аэропорта поблизости от ветроэнергетического поля Уадлоу. Там стоят всего 13 ветряков общей мощностью 26 мегаватт, но бороться есть с чем.

Борьба идет в два приема. Во-первых, обзор в районе ветряков в зоне радиусом 20 морских миль будет вести комплекс антенн с фазированной решеткой, обеспечивающий круговой обзор. За счет большого количества приемных и передающих элементов объемно-голографический радар получает информацию, достаточную для создания объемной картины препятствий, расположенных в поле его зрения.

Во-вторых, сейчас есть компьютеры, которые способны обработать всю эту информацию и построить эту объемную картину в реальном времени. Для этого графическим процессорам предстоит обрабатывать терабиты данных в секунду, но вроде Aveillant с этим справилась. После этого остается разделить сигналы, поступающие от ветряков, от сигналов небесного происхождения – что также было бы невозможно без мощных компьютеров – и спокойно следить за перемещениями летающего объекта.

Действительно ли все так и работает – покажет эксплуатация. Возможно, объемно-голографический радар окажется способным отделить воздушные зерна от наземных плевел и закрыть дыры в радарном поле, и это откроет возможности для строительства большего количества ветроэлектростанций, невзирая на близость аэропортов. Однако все имеет свою цену, и тут цена получается немаленькая. И платить ее должны, естественно, энергетики.

Хотя создатели системы обещают, что стоимость радара составит всего 1% от стоимости строительства и эксплуатации ветроэлектростанций, они не уточняют, какого размера при этом должно быть ветряковое поле. А это принципиально, поскольку наземные поля обычно сравнительно небольшие, вроде того же Уадлоу, а расчет может быть сделан на основе максимального количества ветряков, размещенного в зоне действия радара. В этом случае финансирование строительства радара окажется целесообразным только на больших полях, а на маленьких оно будет слишком тяжелым бременем…

Кроме совершенствования радаров, ученые ищут способы усовершенствовать ветряки – может, это окажется дешевле?

У

совершенствования направлены в сторону создания ветряков, невидимых для радаров, точнее, радиопоглощающих покрытий для них. Европейский консорциум Osgram уже работает над таким покрытием на основе полианилина и утверждает, что нанесение его на поверхность ветряка уменьшает его радиоотражающую способность на 20 dB в диапазоне S (УВД) и Х (морская навигация). Предполагается, то после нанесения многослойного покрытия толщиной 3 мм (9 слове полианилина и латекса на подложке из токопроводящего полимера) радары перестанут замечать ветряки на больших дистанциях, и это откроет большие возможности для установки ветроэлектростанций на новых местах.

Но есть как минимум две проблемы. Одна из них – декларируемая стоимость покрытия – не менее 200 евро за квадратный метр. Покрытие одного крупного ветряка обойдется где-то в треть миллиона евро…

Кроме того, есть много нерешенных технических проблем: от производства самого полианиолина в промышленных масштабах, потом разработать специальный латекс, потом методику создания из них многослойных покрытий, потом способов нанесения их на поверхность ветряка… Плюс добиться сопоставимой с поверхностью лопасти устойчивости к природным условиям. Короче, «стеллс» так просто не сделаешь, но работы финансируются Евросоюзом, для которого развитие ветроэнергетики считается приоритетным, так что, глядишь, и сделают ветряки невидимыми для радаров. Правда, надо учитывать, что растет народная оппозиция к ветроэнергетике, и никому не хочется видеть (и особенно слышать) поблизости эти монстрозные конструкции. Если это движение наберет достаточную силу и организацию, планы развития ветроэнергетики на суше, вероятно, придется все же пересматривать. Или делать ветряки абсолютно бесшумными и невидимыми в оптическом диапазоне.

  1. HZ66 Ответить

    Интересно. Неожиданная проблема. Но Россию она видимо не затронет.

Комментировать

*

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.