Ученые ИСИ провели первые в России натурные исследования динамических характеристик арктической ветроэнергетической установки

В августе 2025 года на Западно-Хоседаюском нефтяном месторождении, расположенном в Ненецком автономном округе за Полярным кругом, впервые в России были проведены натурные динамические исследования ветроэнергетической установки мощностью 120 кВт. Исследования проведены коллективом Инженерно-строительного института под руководством д. т. н., профессора Высшей школы гидротехнического и энергетического строительства Виктора Елистратова. Натурные исследования выполнял аспирант Иван Ригель, ведущий инженер НОЦ «Возобновляемые виды энергии и установки на их основе», при поддержке компании «ВТР Инжиниринг».

Научные работы осуществлялись в рамках исследования, выполняемого за счет гранта Российского научного фонда № 25–29–00497. Для исследований была использована специализированная измерительная система для мониторинга динамических нагрузок и вибраций строительных конструкций, включающая цифровой акселерометр (в верхней части башни), тензостанцию с 4 внешними тензометрическими полумостами (в основании башни), контроллер для записи результатов в память компьютера. Для исследования температуры по глубине многолетнемерзлого основания была изготовлена опускаемая в скважину около свайного ростверка термоизмерительная система на основе высокоточных датчиков температуры, применяемых с контроллером Arduino Uno. Результаты натурных измерений синхронизировались по всемирному координированному времени с режимами работы SCADA системы ВЭУ с использованием GPS модуля.

По результатам исследования были замерены ускорения верха башни, а также динамические напряжения в основании башни во времени при различных режимах работы ВЭУ. Кроме того, важным результатом работы являлись данные о распределении температуры в основании и глубине залегания мерзлого грунта. Выделены частоты и амплитуды преобладающих динамических реакций несущей конструктивной системы в зависимости от режимов работы.

Полученные характеристики колебаний несущих конструкций ВЭУ с учетом влияния эксплуатационных режимов работы ВЭУ, ветровых характеристик и податливости многолетнемерзлого основания использованы для валидации вычислительных методов аэросервоупругого и теплофизического моделирования, применяемых для динамического расчета ее несущих конструкций.

Проектирование и эксплуатация ветроэнергетических установок (ВЭУ) в условиях Арктики осложняется наличием экстремальных ветровых нагрузок, многолетней мерзлоты и других особых условий. Динамические характеристики ВЭУ имеют важное значение и часто являются определяющим фактором при расчетном обосновании их несущих конструкций. Критически важным фактором достоверности расчетов является наличие фактических данных о режимах работы и корреляции режимов с динамическими нагрузками, действующими на ВЭУ в арктических условиях, которые могут быть получены только при натурных испытаниях.

«Выполненное натурное исследование динамических характеристик ВЭУ, эксплуатируемой на многолетнемерзлом основании в Арктике проведено впервые в России. Также впервые аспирантом проведено фактическое измерение температуры основания, показавшее, что глубина сезонного оттаивания (переход через 0°С) составляет 2,25 м. Полученные данные уникальны и представляют особый интерес для эксплуатации ВЭУ на многолетнемерзлом основании в Арктической зоне Российской Федерации, а также создания достоверных методов и моделей для проектирования и повышения эксплуатационной надежности объектов арктической ветроэнергетики»

— отметил по итогам командировки Ивана Ригеля профессор Виктор Елистратов.

Новости по теме