Енергія вітру
Вже дуже давно, бачачи, які руйнування можуть приносити бурі й урагани, людина
замислювалася над тим, чи не можна використовувати енергію вітру.
Вітряні млини з крилами-вітрилами з тканини першими почали споруджувати
стародавні перси понад 1,5 тис. років тому. Надалі вітряні млини
удосконалювалися. У Європі вони не тільки мололи борошно, а й відкачували воду,
збивали масло, як, наприклад в Голландії. Перший електрогенератор був
сконструйований в Данії в 1890
р . Через 20 років у країні працювали вже сотні подібних
установок.
Енергія вітру дуже велика. Її запаси за оцінками Всесвітньої метеорологічної
організації, складають 170 трлн кВт · год на рік. Цю енергію можна отримувати,
не забруднюючи навколишнє середовище. Але у вітру є два суттєвих недоліки: його
енергія сильно розсіяна в просторі і він непередбачуваний - часто змінює напрямок,
раптом затихає навіть в самих вітряних районах земної кулі, а іноді досягає
такої сили, що ламають вітряки.
Будівництво, утримання, ремонт вітроустановок, цілодобово працюють у будь-яку
погоду під відкритим небом, коштує недешево. Вітроелектростанція такої ж
потужності, як ГЕС, ТЕЦ або АЕС, порівняно з ними повинна займати більшу площу.
До того ж вітроелектростанції нешкідливих: вони заважають польотам птахів і
комах, шумлять, відображають радіохвилі обертовими лопатями, створюючи
перешкоди для прийому телепередач в довколишніх населених пунктах.
Принцип роботи вітроустановок дуже простий: лопаті, які обертаються за рахунок
сили вітру, через вал передають механічну енергію до електрогенераторів. Той у
свою чергу виробляє енергію електричну. Виходить, що вітроелектростанції
працюють як іграшкові машини на батарейках, тільки принцип їх дії протилежний.
Замість перетворення електричної енергії в механічну, енергія вітру
перетворюється електричний струм.
Для отримання енергії вітру застосовують різні конструкції: багатолопатеву
«ромашки»; гвинти начебто літакових пропелерів з трьома, двома і навіть однієї
лопаттю (тоді у неї є вантаж противага); вертикальні ротори, що нагадують
розрізану вздовж і насажанную на вісь бочку; якусь подобу «встав дибки »вертолітного
гвинта: зовнішні кінці його лопатей загнуті вгору і з'єднані між собою.
Вертикальні конструкції хороші тим, що вловлюють вітер будь-якого напрямку.
Іншим доводиться розгортатися за вітром. Щоб якось компенсувати мінливість вітру, споруджують величезні «вітряні
ферми». Вітродвигуни там стоять рядами на великому просторі і працюють на єдину
мережу. На одному краю «ферми» може дути вітер, на іншому в цей час тихо.
Вітряки не можна ставити занадто близько, щоб вони не загороджували один
одного. Тому ферма займає багато місця. Такі ферми є в США, у Франції, в
Англії, а в Данії «вітряну ферму» розмістили на прибережному мілководді
Північного моря: там вона нікому не заважає і вітер стійкіше, ніж на суші.
Щоб знизити залежність від непостійного напрямку і сили вітру, в систему
включають маховики, частково згладжують пориви вітру, і різного роду
акумулятори. Найчастіше вони електричні. Але застосовують також повітряні
(вітряк нагнітає повітря в балони; виходячи звідти, його рівна струмінь обертає
турбіну з електрогенератором) і гідравлічні (силою вітру вода піднімається на
певну висоту, а, падаючи вниз, обертає турбіну). Ставлять також електролізні
акумулятори. Вітряк дає електричний струм, який розкладає воду на кисень та
водень. Їх запасають у балонах і в міру необхідності спалюють у паливному
елементі (тобто в хімічному реакторі, де енергія пального перетворюється в
електрику) або в газовій турбіні, знову отримуючи струм, але вже без різких
коливань напруги, пов'язаного з примхами вітру.
Зараз у світі працює понад 30 тис. вітроустановок різної потужності. Німеччина
отримує від вітру 10% своєї електроенергії, а всій Західній Європі вітер дає
2500 МВт електроенергії. У міру того як вітряні електростанції окуповуються, а
їх конструкції вдосконалюються, ціна повітряного електрики падає. Так, в 1993
р . у Франції собівартість 1 кВт · год електроенергії,
отриманої на вітростанції, дорівнювала 40 сантимам, а до 2000 року вона
знизилася в 1,5 рази. Правда енергія АЕС обходиться всього в 12 сантимів за 1
кВт · год