2014-02-02
1330
Энергия ветра на земном шаре оценивается в 175 тыс.— 219 тыс. ТВт·ч в год, при этом развиваемая им мощность достигает (20— 25)·109 кВт. Это примерно в 2,7 раза больше суммарного расхода энергии на планете. Считают, однако, что полезно может быть использовано только 5% от этой величины; в настоящее же время используется значительно меньше. Применять ветер, т.е. энергию движения воздуха, человек начал еще в глубокой древности.
Постоянные воздушные течения к экватору со стороны Северного и Южного полушарий образуют систему пассатов. Общая циркуляция атмосферы происходит главным образом из-за вращения Земли, при котором под действием центробежной силы воздушные массы отбрасываются в районе экватора в верхние слои атмосферы. На место ушедших масс воздуха с севера и юга подтекают новые воздушные слои.
Помимо постоянных движений воздушных слоев существуют периодические движения воздуха с моря на сушу и обратно в течение суток (бризы) и года (муссоны). Происхождение бризов и муссонов обусловлено различными нагреваниями воды и суши вследствие их различной теплоемкости.
При использовании энергии ветра в современных условиях стремились учесть опыт тех стран, в которых ветряные двигатели издавна широко применялись, особенно в Дании и Голландии — классических странах ветряных мельниц. Многие видные русские исследователи, такие как проф. Н. Е. Жуковский и акад. С. А. Чаплыгин, внесли большой вклад в развитие ветряных двигателей.
Ветроэнергетика — отрасль науки и техники, разрабатывающая теоретические основы, методы и средства использования энергии ветра для получения механической, электрической и тепловой энергии (ветротехника) и определяющая области и масштабы целесообразного использования ветровой энергии в народном хозяйстве. Использование ветровой энергии осуществляется с помощью специальных установок.
Ветроэнергетическая установка (ВЭУ) — это комплекс технических устройств для преобразования кинетической энергии ветрового потока в какой-либо другой вид энергии. ВЭУ состоит из ветроагрегата (ветродвигатель в комплекте с одной или несколькими рабочими машинами), устройства, аккумулирующего энергию или резервирующего мощность, в ряде случаев дублирующего двигателя (большей частью теплового) и систем автоматического управления и регулирования режимов работы установки. Различают ветросиловые установки и ветроэлектрические станции (ВЭС).
Под ветродвигателем понимают двигатель, использующий кинетическую энергию ветра для выработки механической энергии. Различают ветродвигатели крыльчатые с коэффициентом использования энергии ветра до 0,48 (наиболее распространенные), карусельные или роторные, с коэффициентом использования не более 0,15 и барабанные. В основном ветродвигатели применяют в ветроэлектрических станциях. В настоящее время ветроэнергетика — одна из самых бурно развивающихся отраслей мировой электроэнергетики. В 60—70-е гг. XX в. большинство эксплуатируемых в Европе ВЭУ имело мощность до 20 кВт, затем — от 100 до 250 кВт; средняя мощность ВЭУ, выпущенных в 2002 г. в Германии, составила 1100 кВт. Тенденция роста единичных мощностей ВЭУ, по-видимому, сохранится и далее. Так, фирма «De Wind» планирует создание агрегатов мощностью 3—5 МВт. Общий мировой прогноз мощности ВЭУ к 2009 г. составит более 50 000 МВт. Считается целесообразной установка ВЭУ в местах, где среднегодовая скорость ветра составляет более 5 м/с.
