Кризисные явления в экономике особенно остро ставят перед потребителями электрической и других видов энергии задачи постоянного снижения энергозатрат, а также поиск дешевых и быстро окупаемых источников энергии. При этом характерной чертой развития современной энергетики является широкое вовлечение в энергобаланс передовых стран мира возобновляемых источников энергии (ВИЭ).
Так согласно Белой книге [1] Европейским сообществом ставится задача к 2010 году удвоить долю ВИЭ в общем энергопотреблении. В частности ведущие страны мира планируют к 2030 году довести долю ветровой энергетики в национальных энергобалансах до 15... 20 % (Дания до – 50 %, Германия – до 30 %, США – до 25 %, Китай –
до 15 %, Австралия – до 15 %) [2]. Отсутствие парниковых газов СО и С02 при выработке электрической энергии снижает губительные влияния на экологию, что делает развитие ВИЭ еще более привлекательным [3]. В нашей стране энергия ветра издавна широко используется, главным образом, в сельском хозяйстве. Прежде всего, это мукомольное производство, водоснабжение, подготовка кормов в животноводческих хозяйствах, орошение садов и огородных культур, освещение селений, в качестве приводов станков небольших ремонтных мастерских и т.д.
В настоящее время в Украине развитие ВЭУ ведется в соответствии с Комплексной программой, разработанной согласно Указа Президента Украины №159 от 2.03.1996 «О строительстве ветроэлектростанций» и постановления Кабинета Министров Украины №137 2.02.1997.
Существует критерий определения рентабельности и окупаемости ВЭУ [4]. Согласно данному критерию среднегодовая скорость ветра должна находиться в пределах 5,1... 5,9 м/с. Такому критерию удовлетворяет большая часть восточных и южных районов Украины.
Анализ различных литературных источников показывает, что развитие ВЭУ достаточно многогранно и отражает современные достижения науки и инженерного творчества в техническом их совершенствовании. При этом, следует отметить, что некоторые идеи поражают своей неординарностью, например, использование ветряных турбин, приводимых в движение воздушным потоком от движения транспортных средств, проектирование роторов с внешним и промежуточными кольцами, что позволяет увеличить диаметр ротора до 250... 300 м и ряд других.
Существует два основных класса ВЭУ – горизонтально- пропеллерные и вертикально-осевые. Последние стали интенсивно развиваться в основном с начала 80-х годов 20 столетия. Сегодня многие страны эксплуатируют вертикально-осевые ветроустановки либо с криволинейными лопастями ротора Дарье (США, Канада, Нидерланды) или с Н-ротором (Великобритания, Украина, Румыния). Эффективность работы вертикально-осевых ветроустановок принципиально не зависит от направления ветра. Поэтому для них отпадает необходимость в системах и механизмах ориентации на ветер. Наибольшая эффективность горизонтально-пропеллерных ВЭУ достигается только при условии обеспечения постоянства коллинеарности оси ветроколеса и направления ветра. При этом необходимость ориентации на ветер требует наличия в конструкциях ВЭУ специальных механизмов и систем.
При этом, на наш взгляд, наиболее перспективными являются горизонтально-пропеллерные ВЭУ с регулируемым углом поворота лопастей вокруг оси маха для обеспечения поддержания постоянства угловой скорости ротора в условиях изменения скорости и направления ветра, а также нагрузки.