Ветряная мельница — прямой технологический предок современного ветрогенератора. Принцип работы за тысячу лет почти не изменился, поменялась только «начинка» и цель использования энергии. О ветроэнергетике и прогнозах по ее развитию научному порталу Science.mail.ru рассказал руководить Передовой инженерно-строительной школы, заведующего кафедрой гидравлики и гидротехнического строительства НИУ МГСУ Дмитрий Козлов.
Ветроэнергетика — один из самых динамичных секторов «зеленой» экономики. По данным Ассоциации развития возобновляемой энергетики (АРВЭ), к середине 2025 года совокупная установленная мощность объектов возобновляемой энергетики в России составила 6,64 ГВт. Больший вклад в этот показатель (2,57 ГВт) внесли именно ветровые станции. Ветроэнергетика — это отрасль возобновляемой энергетики, которая превращает кинетическую энергию ветра в электричество. Потоки воздуха ударяют в лопасти ветрогенератора. Благодаря особой аэродинамической форме (как у крыла самолета) возникает подъемная сила, которая заставляет ротор вращаться. Ротор соединен с главным валом. В большинстве промышленных установок вращение передается через мультипликатор (редуктор), который увеличивает скорость вращения в десятки раз. Быстро вращающийся вал приводит в действие электрогенератор. Внутри него магнитное поле воздействует на обмотки, создавая электрический ток. Полученный ток проходит через инвертор и трансформатор, чтобы соответствовать параметрам сети, и отправляется по проводам потребителям.
По словам Дмитрия Козлова, нестабильность и прерывистость (интермитентность) ― главная проблема отрасли. Ветер дует не всегда и с разной силой. Невозможно гарантировать выдачу конкретной мощности в конкретный час. В связи с этим энергосистема вынуждена держать в резерве газовые или угольные станции, чтобы мгновенно включить их, когда ветер стихнет. Альтернативой им для сглаживания пиков нагрузки могут служить гигантские литий-ионные батареи, но это значительно удорожает проект.
Лучшие места для ветра (степи, горы, побережья) часто находятся в сотнях и тысячах километров от крупных городов и заводов. Приходится строить длинные и дорогие линии электропередачи (ЛЭП), что ведет к потерям энергии при транспортировке. Лопасти могут пересекать пути миграции птиц и летучих мышей. Современные системы с ИИ-камерами уже учатся останавливать турбины при приближении стай, но это снижает выработку.
Вращение лопастей создает низкочастотные вибрации и аэродинамический гул, а в солнечные дни — эффект стробоскопа, что раздражает жителей близлежащих домов и вызывает дискомфорт у животных. Лопасти сделаны из композитов (стеклопластик, эпоксидная смола), которые крайне сложно и дорого разделить на компоненты для переработки. Сейчас большинство отслуживших лопастей просто закапывают в землю. Средний срок службы промышленной установки составляет 20−25 лет. Необходимо разрабатывать биоразлагаемые материалы и методы термолиза. Традиционное захоронение композитов на полигонах неэффективно и экологически опасно, поскольку материалы разлагаются сотни лет.
Эксперт рассказал, что у ученых уже есть разработки в этой области. Например, создание биоразлагаемых лопастей с применением кукурузного крахмала или кератина, чтобы материал распадался под действием микроорганизмов. Однако в природе пока не хватает микроорганизмов, способных питаться созданными человеком полимерами.
Успешные исследования в этих направлениях позволят создавать безотходные ветровые турбины и сделают ветроэнергетику «зеленой», но только лишь через несколько лет или десятилетий. Пока же Германия, Австрия, Нидерланды, Финляндия запретили захоронение лопастей на полигонах, стимулируя развитие технологий переработки.
На начало 2026 года карта крупнейших ветропарков России охватывает преимущественно южные регионы и Арктическую зону. Лидером по мощности стала Республика Дагестан, где завершается реализация масштабного проекта «Росатома».
К 2075 году основная генерация ветровой энергетики сместится с суши в открытый океан. Турбины на глубоководных платформах станут нормой, а отсутствие ограничений по размеру позволит строить установки высотой 300−400 метров, где одна турбина сможет питать целый город.