При малейшем дуновении: в Томске создали ветрогенератор с магнитным подвесом

Магнитную левитацию давно используют в технике — например, в высокоскоростных поездах на магнитной подушке, маховиках накопителей энергии, центрифугах для разделения изотопов. Инженеры томской компании «Ветрэн» спроектировали ветрогенератор, в котором вал турбины удерживает магнитный подвес. Кроме того, благодаря своей конструкции, турбина запускается при скорости ветра от 0,5 м/с.

Принцип работы

Вал, на который крепятся лопасти турбины, опирается на массив мощных неодимовых магнитов в основании установки. Сильное магнитное поле поднимает ротор, устраняя контакт между валом и точками его крепления. По расчетам разработчиков, это снижает трение на 95 % и увеличивает КПД на 20 % по сравнению с обычными ветряными турбинами. Из-за отсутствия трения громкость звука работающей установки «Ветрэн» не превышает 30 дБ. Безредукторный генератор эффективно преобразует кинетическую энергию в электрическую. Лопасти сделаны из легких композитных материалов, вал — из высокопрочной стали, что обеспечивает долговечность и устойчивость к экстремальным погодным условиям.

Совершенствование технологии

«Мы искали возможность сократить износ валов турбины. Так в 2022 году возникла идея ветрогенератора с магнитным подвесом, — рассказывает гендиректор «Ветрэна» Андрей Кузнецов. — Нарисовали эскизы, проанализировали рынок. Через год была готова 3D-модель, которая победила в акселерационной программе «Стартап-полигон III» Томского университета систем управления и радиоэлектроники, мы получили статус резидента «Сколкова». В 2025 году изготовили рабочий макет и провели полевые испытания».

В «Ветрэне» рассчитывали добиться мощности 100 Вт при скорости ветра 10 м/с. Однако на испытаниях макет значительно превзошел ожидания — выдал 350 Вт. «Мы изучили аэродинамику лопастей и пришли к выводу, что их геометрию нужно изменить, — продолжает Андрей Кузнецов. — Второй опытный образец выдал 380 Вт при скорости ветра 10 м/с. Так мы получили подтверждение, что изменение формы лопастей дает прирост мощности. Следующей задачей было уменьшить скорость страгивания — минимальную скорость ветра, при которой механизм начинает двигаться. Мы начали с 1,8 м/с, сейчас — уже 0,5 м/с. В следующих образцах сделаем упор на увеличении электрической мощности». Компания разрабатывает турбину мощностью 1–1,15 кВт. В этом году проект вошел в топ-100 форума «Сильные идеи для нового времени».

Потенциал сверхмалой энергетики

Ветрогенераторы «Ветрэн» предназначены для домохозяйств и небольших компаний, расположенных в отдалении от крупных электросетей. Ключевое достоинство — выработка электроэнергии даже при слабом и переменчивом ветре (обычные ветрогенераторы далеко не всегда продуктивны в таких условиях). Магнитный подвес и безредукторный генератор не нуждаются в смазке и не будут сбоить при низкой температуре (на холоде смазка густеет).

Андрей Кузнецов видит наибольший потенциал технологии в Арктике, Якутии, на Чукотке, Камчатке и в Магаданской области. Многие поселки там получают топливо в рамках северного завоза, поэтому стоимость киловатт-часа значительно выше, чем в центральных регионах. Перспективный вариант для ветрогенераторов «Ветрэн» — включение в гибридную схему электроснабжения с солнечными панелями, накопителями энергии и дизель-генераторами.

Изначально компания разрабатывала ветряную энергетическую установку самостоятельно. Этим летом заключила с Томским политехническим университетом (ТПУ) соглашение о совместных исследованиях для совершенствования конструкции. Среди прочего партнерство с ТПУ позволит «Ветрэну» задействовать для выпуска опытных образцов турбин производственные мощности университета.

Компания ведет переговоры с потенциальными инвесторами. После заключения инвестиционного соглашения планирует приступить к серийному выпуску.