Ученые все еще спорят, о том, где впервые применяли энергию ветра? По словам специалистов, первые ветроустановки использовали в Вавилоне. В 1700-х г. до нашей эры, ветровая энергия в основном использовалась только для помола зерна и подъема воды. На восточных странах мельницы имели другую конструкцию в отличие от европейских.
В Европе ветряные мельницы начали появляться в 1100-х в 1150-х г. уже нашей эры. Причем, голландские ветряки это никакие не мельницы, а водяные насосы, служащие для мелиорации плодородных земель. Голландия на то время была одной из самых энерговооруженных стран мира. И использовала ветер не только для откачки воды, но и в ветряных мельницах и приводах самого разного промышленного оборудования. Любопытно, что в маленькой Голландии на то время трудилось свыше 10,000 ветроустановок. Примечательно, что к оптимальной конструкции ветряной машины инженеры не пришли до сих пор.
Казалось бы, бери голландский ветряк и смело использую его, для производства электричества. Действительно, ветрогенераторы не требует никаких дополнительных источников энергии. Полностью отсутствуют вредные выбросы, а цена электроэнергии полученный от ветрогенератора уменьшается в 20 раз. Но есть несколько проблем, которые сильно тормозят развитие ветроэнергетики в мире. И дело даже не в конкуренции со стороны классических поставщиков электричества гидроэлектростанций, АЭС и тепловых станций.
Основная проблема любой ветровой электростанции - нестабильность ветра.
Его может не быть вообще, но это не самое страшное. Слишком сильный ветер способен разрушить даже самую современную и технологичную станцию. Повреждения могут иметь как механический характер, так и элементарный перегрев и возгорание генератора.
А вот стоят установки очень дорого, в среднем 1 киловатт установленной мощности обходится инвестору в 1000 долларов.
Размеры и конструкция ветрогенератора должны быть очень точно просчитаны для достижения оптимальных показателей по балансу, затрат и полученные электроэнергии. Несмотря на десятки других конструкций, классическим ветрогенератором считается -трехлопастной.
Теоретически считается, что чем больше лопастей и чем они длиннее, тем больший крутящий момент ветер передает на вал генератора, и его эффективность должна расти. Самую большую ветроустановку установили в Китае, высота которого 242 метров, а мощность в 16 МВт. Доставка и монтаж такой установки очень дорогие. Следовательно, чем больше лопастей тем тяжелее турбина, и тем она дороже.
Четырехлопастная турбина выбывает из гонки сразу, поскольку она дороже и тяжелее 2-х и 3-х лопастной конструкции, но не слишком отличается по эффективности. Инженеры могут выровнять производительность 2-х и 3-х лопастной турбины за счет увеличения длины лопасти, но только в том случае, если длина будет увеличена в два раза. Следовательно, в два раза вырастет стоимость. С экономической точки зрения применения 2-х лопастной конструкция не имеет смысла, остается использовать три лопасти.
Но и здесь появляется целая серия проблем.
Первое это скорость вращения. Любой ветрогенератор может работать только в том случае, когда скорость ветра достигает минимальных трех-четырех метров в секунду. Но уже при шквальном ветре установка может быть в любой момент разрушена, неконтролируемым движением воздушных масс.
Вторая проблема – это аэродинамический шум, создаваемой лопастями. Поэтому размещение лопастных ветрогенераторов возле жилых кварталов практически невозможно.
Есть еще ряд проблем:
-эта опасность для птиц
-возможность появления искажения сигнала в диапазоне TV или сотовой связи.
Получается очередной технологический тупик, который не в силах преодолеть современная инженерия. По словам специалистов, отобрать у ветра еще больше энергии можно в том случае, если поднять турбину на большую высоту.
А что если поднять турбину на 500-600 метров, где скорость ветра в разы выше? Над этим задумались инженеры некоторых компаний. Их идея заключается в том, чтобы использовать летательный аппарат в качестве базы для установки турбины.
Но уже сегодня в мире введена в строй более 743 гигаватт мощностей. Лидер этого направления - Китай. За 2020 год, выработка ветрогенераторов составило 466500 Гигаватт. На втором месте расположились США с 337510 гигаваттами ветровой энергии, а за ними Германия, вырабатывающие 131700 Гигаватт ветряного электричества.
Несмотря на все проблемы, недостатки ветроэнергетика позволяет экономить невозобновляемые ресурсы. Так ветрогенератор мощностью 1 мегаватт за 20 лет работы сэкономит 29 тысяч тонн угля, или 92000 баррелей нефти. Однако эти показатели только растут с появлением новых идей, инвестиций в них. Возможно, что через несколько десятков лет человек полностью откажется от невозобновляемых источников энергии.
#солнечная энергетика #наука и образование #technology #технологии будущего #возобновляемые источники энергии #ветрогенераторы #зеленая энергетика
