Росатом ввел первый гигаватт ветроэнергетической мощности

Изготовление башен ветрогенераторов на предприятии «ВетроСтройДеталь» в Волгодонске.

Тема возобновляемой энергетики сохраняет актуальность не только в западных странах, но и в России, говорят эксперты. Доля низкоуглеродной электрогенерации у нас около 40%. И с учетом активного внедрения ветрогенерации и мирного атома она будет только расти. «Мы понимаем, что энергопереход по всему миру ускоряется, и мы сейчас уже видим, какими темпами энергетика развивается в других странах. Россия здесь не исключение. За последние годы объем мощностей и ветра, и солнца, и малых гидроэлектростанций вырос в России примерно в 10 раз. Действует программа поддержки, и до 2035 года мы планируем, что текущая мощность увеличится еще примерно в 2,5 раза, а к 2050 году, согласно стратегии низкоуглеродного развития, у нас ожидается относительно текущих показателей 10-кратный прирост. Поэтому актуальность низкогоуглеродной повестки остается, и в ней заинтересованы как промышленные потребители, так и инвесторы, и, безусловно, органы власти», – отметил директор Ассоциации развития возобновляемой энергетики (АРВЭ) Алексей Жихарев во время посещения завода Росатома по производству ключевых компонентов ветроэнергетических установок в Волгодонске.

Суммарно госкорпорация ввела в эксплуатацию уже 1 ГВт ветроэнергетических мощностей. Условно этого объема хватило бы для обеспечения нужд города с населением 2 млн человек и различными промышленными производствами. Цель до 2027 года – 1,7 ГВт.

Ставропольский край

На 1 ГВт удалось выйти 1 октября 2023 года, когда Труновская ветроэлектростанция (ВЭС) начала поставлять электроэнергию в единую сеть России. На первом этапе там задействовано 24 ветроэнергетические установки (ВЭУ) по 2,5 МВт со степенью локализации 68%. Общая мощность – 60 МВт, условно этого достаточно приблизительно для 40 тыс. домохозяйств. Однако в итоге установленная мощность Труновской ВЭС составит 95 МВт, этот объем дадут 38 ВЭУ. Плановая среднегодовая выработка энергии – 225 млн кВт-ч.

Это 9-й ветропарк Росатома на юге России и 7-й в Ставропольском крае, который считается одним из самых энергопрофицитных в стране. «У нас туристический регион. Экологически чистая энергия больше приветствуется, и соотношение, которое у нас уже есть, это 20% зеленой энергии на 80% традиционной позволяет обеспечить краю избыточные объемы электрической энергии и также беспроблемно передавать часть в соседние регионы – Краснодарский край, Крым и республики Северо-Кавказского федерального округа», – подчеркнул заместитель министра энергетики, промышленности и связи Ставропольского края Василий Глушаков.

Другие действующие ветроэнергетические проекты Росатома в Ставропольском крае:

– Кочубеевская ВЭС. На сегодняшний день это самая крупная ветроэлектростанция в России, ее установленная мощность 210 МВт. 84 ВЭУ, по 2,5 МВт каждая, расположились на площади 75 га. Их плановая среднегодовая выработка энергии – 597 млн кВт-ч, поставки в единую сеть страны стартовали 1 января 2021 года. Степень локализации оборудования объекта – 65%;

– Кармалиновская ВЭС. Установленная мощность – 60 МВт (24 ВЭУ по 2,5 МВт). Плановая среднегодовая выработка энергии – 147 млн кВт-ч, поставки в единую сеть стартовали 1 апреля 2021 года. Степень локализации оборудования – 68%;

– Бондаревская ВЭС. Установленная мощность – 120 МВт (48 ВЭУ по 2,5 МВт). Плановая среднегодовая выработка энергии – 354 млн кВт-ч, поставки в единую сеть стартовали 1 сентября 2021 года. Степень локализации оборудования – 68%;

– Медвеженская ВЭС. Установленная мощность – 60 МВт (24 ВЭУ по 2,5 МВт). Плановая среднегодовая выработка энергии – 171 млн кВт-ч, поставки в единую сеть стартовали 1 декабря 2021 года. Степень локализации оборудования – 68%;

– Берестовская ВЭС. Установленная мощность – 60 МВт (24 ВЭУ по 2,5 МВт). Плановая среднегодовая выработка энергии – 175,5 млн кВт-ч, поставки в единую сеть стартовали 1 января 2023 года. Степень локализации оборудования – 68%;

– Кузьминская ВЭС. Установленная мощность – 160 МВт (64 ВЭУ по 2,5 МВт каждая). Плановая среднегодовая выработка энергии – 378 млн кВт-ч, поставки в единую сеть стартовали 1 июня 2023 года. Степень локализации оборудования – 68%.

Только в прошлом году использование ветроэнергетики в крае позволило предотвратить выброс миллиона тонн углекислого газа, который мог попасть в атмосферу в случае применения обычных технологий. И это особенно важно, с учетом того что там расположен особо охраняемый эколого-курортный регион Кавказские Минеральные Воды.

Пока что планов по выводу традиционных мощностей из эксплуатации нет, заявил Василий Глушаков, но это хороший задел на будущее: «На данный момент таких планов нет, но мы все понимаем, что у нас на Ставропольской ГРЭС уже неоднократно работа всех блоков продлялась, на Невинномысской ГРЭС есть два новых блока, но все остальные точно так же с продленными сроками. Поэтому рано или поздно такой момент наступит».

Другие проекты

Ветряные ресурсы России в наибольшей степени сконцентрированы в междуречье Волги и Дона. Таким образом, еще одно удачное место для установки ВЭУ – Ростовская область. Более того, регион уже неоднократно лидировал в инвестиционном рейтинге АРВЭ в сфере возобновляемой энергетики. «В этом году мы подводим итоги за 2022 год. Ростовская область у нас в очередной раз займет лидирующие позиции. Объем мощностей в Ростовской области превышает 600 МВт. Это примерно 10% общей установленной мощности, которая сейчас в России функционирует, именно возобновляемых источников энергии. Я думаю, что и в дальнейшем Ростовская область будет привлекать инвесторов в силу наличия природного потенциала, достаточно активной позиции органов власти и хорошего инвестиционного климата», – заявил директор Ассоциации развития возобновляемой энергетики Алексей Жихарев.

У Росатома там расположена Марченковская ВЭС с установленной мощностью 120 МВт (48 ВЭУ по 2,5 МВт каждая). Она начала поставлять электроэнергию в единую сеть 1 июля 2021 года, плановая среднегодовая выработка превышает 402 млн кВт-ч. Степень локализации оборудования – 68%.

Но самой первой среди проектов госкорпорации поставлять электричество в единую сеть стала Адыгейская ВЭС. Это произошло 1 марта 2020 года. Станция представляет собой 60 ВЭУ по 2,5 МВт (общая мощность 150 МВт), которые были размещены на границе Шовгеновского и Гиагинского районов Республики Адыгея. Плановая выработка электроэнергии – 354 млн кВт-ч в год, то есть 20% общего потребления региона. Степень локализации оборудования – 55%.

В настоящее время идет строительство второго этапа Труновской ВЭС. В результате на объекте будет установлено еще 14 ВЭУ по 2,5 МВт, что даст дополнительные 35 МВт общей мощности. Кроме того, ведутся подготовительные работы для создания в Дагестане Новолакской ВЭС. Ее мощность побьет текущий рекорд, установленный Кочубеевской ВЭС (210 МВт), и составит 300 МВт. Начало строительства ветропарка запланировано на 2024 год.

Завод по производству компонентов для ветрогенераторов мультимегаваттного типа в Волгодонске.  Фото автора

Столь активный ввод ветроэнергетических мощностей дает стимул и для развития российской промышленности. Так, в Волгодонске появился первый в стране завод по производству компонентов для ветрогенераторов мультимегаваттного класса. В год он может выпускать до 120 комплектов. Этого достаточно для ввода 300 МВт. Инвестиции превысили 1 млрд руб. Технологическая компоновка завода включает пять основных участков:

1) статор генератора;

2) ротор и главный подшипник генератора;

3) генератор (преобразует механическую энергию вращения в электрическую, а также регулирует обороты вращения вала. Его мощность 2,5 МВт, а количество компонентов 368 206. Общий вес – 49,5 т);

4) ступица (служит для крепления лопастей и позволяет изменять их угол. Представляет собой литье из высокопрочного чугуна, обработанное на специальных станках. Она включает 2609 компонентов и весит 20 т);

5) гондола (служит для крепления генератора и ветроколеса на башню, а также размещения ряда основных компонентов управления генераторного модуля: гидравлической системы, системы торможения, двигателей, датчиков поворота гондолы и др. Количество компонентов – 9321, а вес – 16 т.

Самый сложный технический узел ВЭУ – генератор. Для его производства в России наладили выпуск постоянных редкоземельных магнитов системы неодим-железо-бор. «Технология наших ветрогенераторов коротко называется Direct drive, прямой привод. То есть мы используем безредукторную технологию, мы используем достаточно большое количество редкоземельных постоянных магнитов. За счет этого мы добиваемся ряда положительных технико-экономических показателей. В нашей стране производство редкоземельных постоянных магнитов – это компетенция, которая освоена и продолжает осваиваться одним из дивизионов госкорпорации «Росатом». Это компания «Русатом МеталлТех». К 2027 году мы выйдем на промышленную мощность около 1 тыс. т редкоземельных постоянных магнитов с перспективой дальнейшего увеличения», – отметил заместитель генерального директора ветроэнергетического дивизиона Росатома Виктор Свистунов. К 2030 году выпуск может быть увеличен до 3 тыс. т.

У технологии прямого привода сразу несколько преимуществ:

– простая и эффективная цепь передачи с низкими механическими потерями;

– высокая эффективность выработки электроэнергии, особенно при низкой скорости ветра;

– упрощенная структура трансмиссии и повышенная надежность;

– низкие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание.

Разработана и собственная система управления ВЭУ, по сути, ее мозг. Сейчас ее эксплуатация осуществляется в пилотном режиме.

Коэффициент полезного действия (КПД) ветрогенератора также во многом зависит от совершенства аэродинамических характеристик лопастей. Их длина превышает 49 м, при этом они должны быть прочными и упругими, но с минимальным весом. В России собственного производства лопастей ветрогенераторов пока нет. Однако 15 июня 2023 года на Петербургском международном экономическом форуме Композитный дивизион Росатома, правительство Ульяновской области и Корпорация развития Ульяновской области подписали соглашение о реализации инвестиционного проекта по созданию такого производства в регионе. По плану оно заработает до декабря 2024 года и будет выпускать максимум 450 лопастей в год, каждая весом более 7,5 т и длиной около 50 м. На изготовление комплекта для одного ветрогенератора будет уходить 10 т стекловолокна, 1,6 т углеродной ткани и 8 т эпоксидной смолы.

Между тем модульные стальные башни для ветряков уже производят в России на заводе ВетроСтройДеталь в Волгодонске. В советские времена на этой площадке был комбинат железобетонных конструкций, но затем она пришла в запустение. Весной 2018 года компания решила выкупить площадку и за 12 месяцев провела комплексную реконструкцию, включая капитальный ремонт производственного корпуса, инженерных сетей и коммуникаций. Там установили линию плазменной резки и сверловки стальных листов толщиной до 150 мм, роботизированную линию газопламенного цинкования, автоматизированную линию трехкомпонентного покрытия и уникальный для России пресс пошаговой формовки усилием 3000 т, шириной матрицы 14 м с автоматизированной подачей листа. Такой пресс позволяет сгибать стальные листы толщиной до 25 мм. Чтобы привести в порядок цех площадью 20 тыс. кв. м, понадобилось около 1,5 млрд руб.

Производство модульных стальных башен MST (высота 96 м, вес 217 т) для ВЭУ мощностью от 2,5 МВт стартовало в ноябре 2019 года. Изготавливаются они с использованием листового проката из конструкционной стали марки S355J2. Листовой прокат поступает от отечественных комбинатов: компании «Северсталь» (преимущественно), Магнитогорского металлургического комбината, Руставского металлургического завода. Изначальная мощность предприятия – 10 башен в месяц, но в результате повышения эффективности процессов удалось выйти на 16 башен в месяц. За неполные пять лет заказчику отгрузили более 500 башен. По словам директора Волгодонского филиала ООО «ВетроСтройДеталь» Сергея Ушакова, сегодня руководство компании изучает возможность выхода на зарубежные рынки, в том числе азиатских стран.

Локализация и международные планы

В настоящий момент в цепочку поставщиков для ветропарков Росатома входит более 70 российских предприятий. «Мы проделали очень большую работу и практически перестроили цепочки поставок. Нам удалось уйти от поставки компонентов из недружественных стран, нам удалось заместить их поставками из дружественных стран, из Китая. Это перенастройка не только технологических цепочек, но и технологических карт, это перенастройка в том числе частично и оборудования. Она была завершена, то есть в настоящий момент уровень локализации: 68% – это станция, 76% – это генератор. Но при этом мы с вами говорим о требовании локализации по программе ДПМ-1, она составляет как раз 68%», – сообщил Виктор Свистунов.

В последующем уровень локализации генерирующих объектов будет увеличен до 75–80%. Однако, как считает Виктор Свистунов, локализовывать абсолютно все нерационально: «Мы строим свои станции по программе договора о предоставлении мощности. Программа ДПМ – это деньги потребителей, абсолютно нерационально выкидывать деньги потребителей». По его оценке, примерно 10% не требуют локализации.

В то же время Росатом планирует выходить на зарубежные рынки со своими ветроэнергетическими технологиями. В частности, речь идет о проекте в Мьянме. Сейчас госкорпорация постепенно подходит к установке ветроизмерительных комплексов на местной площадке для проведения проектно-изыскательных работ. «Безусловно, наша задача – работать не только в России. В России мы работаем давно, в России мы работаем успешно, но надо выходить и на западные рынки. Поэтому вот эти направления: Вьетнам, Мьянма, Киргизия – мы считаем их достаточно перспективными. Работы ведутся, результат будет, поверьте. Если у нас получилось сделать то, что мы сделали, то, что вы видите, я думаю, мы реализуем и наши зарубежные проекты», – подчеркнул Виктор Свистунов.