Некоторое время назад специалисты консорциума EcoSwing закончили проектирование, разработку и производство первого полноразмерного генератора со сверхпроводящими обмотками ротора, предназначенного для использования на ветряном генераторе, мощностью в 3.6 МВт. После этого генератор был установлен на турбине, расположенной близ поселка Тюборен, Дания, где он успешно прошел программу полевых испытаний.
Необходимость использования новых технологий и инновационных решений в области ветряной энергетики обусловлена тем, что размеры и мощности генераторов постоянно увеличиваются в течение нескольких последних десятилетий. И имеющиеся на сегодняшний день технологии принципиально не могут обеспечить необходимые уровни плотности тока, и, как следствие, мощности и эффективности турбин генераторов.
Генераторы прямого привода с постоянными магнитами (PM-DD) являются одним из самых подходящих вариантов для создания турбин класса 10+ МВт. Однако, для практического применения таких генераторов требуется кардинальное снижение их веса. Машины с псевдомагнитным прямым приводом (PDD) являются еще одним из возможных вариантов решения, но такие машины чрезвычайно сложны и, как следствие, дороги в производстве.
Для создания сверхпроводящих элементов ротора нового генератора специалисты EcoSwing использовали материал на основе редкоземельной окиси бария-меди (ReBCO), который является одним из высокотемпературных сверхпроводников. В конструкции такого генератора используется меньшее количество дорогих материалов на базе редкоземельных элементов, что положительно влияет на стоимость конечного изделия. Сверхпроводящий материал выдерживает большие токи при большем рабочем напряжении, что позволяет снизить габариты и вес катушек обмоток ротора.
Первый полевой тест сверхпроводящего генератора прошел чрезвычайно успешно. После установки турбина была быстро выведена на номинальную мощность, после чего она была включена в общую энергетическую сеть и проработала в таком режиме 650 часов. Это все демонстрирует совместимость сверхпроводящих технологий с нынешними реалиями ветряных энергетических систем, такими, как переменные скорости ветра, возникающие в сетях электромагнитные гармоники и колебания напряжения.
Еще одним достижением стало то, что ротор сверхпроводящего генератора был изготовлен и собран вовсе не в лабораторных условиях, а на специализированном промышленном предприятии, где использовалось стандартное заводское оборудование и присутствовали “стандартные” условия производства. И это позволяет надеяться, что технологии сверхпроводящих генераторов начнут использоваться в области ветряной энергетики в самом ближайшем времени.