В стремлении к экологической устойчивости и сокращению зависимости от ископаемых источников энергии, человечество всё активнее обращается к возобновляемым источникам, среди которых особое место занимает ветровая энергия. Она представляет собой кинетическую энергию атмосферных потоков, которая может быть преобразована в электричество с помощью ветрогенераторов.
Что такое ветровая энергия?
Ветровая энергия является одним из самых перспективных источников возобновляемой энергии. Она извлекается из движения воздушных масс, используя ветрогенераторы, которые преобразуют кинетическую энергию в электричество. Современные ветряные установки, оборудованные лопастями из композитных материалов, обладают высокой эффективностью и могут работать как на суше, так и на море.
История становления ветровой энергии отличается долгим путём развития, начиная с её использования в древние времена до современных технологий. Веками ветер был важным источником энергии для человечества, а его потенциал был использован в различных областях.
В древние эпохи различные цивилизации использовали ветер для перемещения кораблей и приведения в движение водяных мельниц для помола зерна. С развитием технических знаний и инженерных навыков, ветряные мельницы стали широко распространены в Средние века в Европе, где они использовались для различных промышленных задач, таких как помол зерна и насос воды.
Однако в конце XIX века с появлением паровых и затем электрических двигателей интерес к ветровой энергии снизился в промышленно развитых странах. Основной акцент был сделан на ископаемых топливах. Тем не менее в сельских районах и на островах ветровые мельницы оставались важным источником энергии.
Возрождение интереса к ветровой энергии началось в середине XX века. В 1941 году в Соединенных Штатах была построена первая коммерческая ветряная установка в Вермонте. В этот период началась активная разработка новых технологий ветроэнергетики, но в первые десятилетия развитие было медленным из-за высоких затрат на производство и низкой эффективности установок.
С началом XXI века ветроэнергетика начала стремительное развитие. Научные и технологические достижения привели к созданию более эффективных ветрогенераторов и снижению стоимости производства энергии из ветра. Сегодня ветровая энергия является важным источником энергии во многих странах мира, играя ключевую роль в переходе к более устойчивой энергетике. Её использование способствует сокращению выбросов парниковых газов, созданию новых рабочих мест и снижению зависимости от нестабильных цен на ископаемые топлива
Как получают энергию из ветра?
Ветровые турбины, или ветрогенераторы, работают по принципу преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию, а затем в электрическую энергию. Вот более подробное описание их работы:
- Захват ветра. Лопасти ветрогенератора располагаются на высокой башне и ориентированы таким образом, чтобы захватывать поток воздуха (ветер). Это позволяет максимально эффективно использовать энергию ветра.
- Вращение лопастей. Когда ветер взаимодействует с лопастями, они начинают вращаться вокруг своей оси. Это вращение вызывает движение вала (ротора) внутри генератора.
- Преобразование в механическую энергию. Вращение вала передаётся через систему передач на генератор. Генератор состоит из катушек провода, расположенных в магнитном поле. По закону электромагнитной индукции, движение вала внутри генератора приводит к возникновению электрического тока в катушках.
- Производство электроэнергии. Полученный электрический ток собирается и передаётся по проводам в электрическую сеть или хранится в батареях для последующего использования. Этот электрический ток может быть использован для питания различных устройств и систем, как в бытовых, так и в промышленных целях.
- Управление и регулирование. Современные ветрогенераторы обычно оснащены системами управления, которые автоматически регулируют угол наклона лопастей и скорость вращения ротора в зависимости от скорости и направления ветра. Это позволяет максимизировать выработку электроэнергии при различных условиях ветра и обеспечивает безопасную работу ветрогенератора.
Где используется ветровая энергия?
- Электроснабжение городов и населённых пунктов. Ветряные электростанции, расположенные вблизи крупных городов, играют ключевую роль в обеспечении их электроэнергией. Преимущества использования ветровой энергии в этом контексте включают экологическую чистоту, низкие эксплуатационные расходы и относительно небольшой уровень шума. Например, в Германии, одной из ведущих стран в области ветроэнергетики, большая часть электричества в городах поступает из ветряных электростанций.
- Электроснабжение промышленных предприятий. Многие промышленные компании устанавливают собственные ветрогенераторы для снижения энергозатрат и уменьшения углеродного следа производства. Например, производственные комплексы могут устанавливать ветряные установки для обеспечения энергией своих заводов и предприятий. Это позволяет им сократить затраты на энергию и сделать свою деятельность более экологически устойчивой.
- Удалённые районы и острова. В местах, где доступ к централизованным источникам электричества затруднён или отсутствует, автономные ветряные электростанции становятся ключевым источником энергии. Например, в отдалённых районах Африки и Азии ветровые установки используются для обеспечения электроэнергией сельских сообществ и малых поселений, где нет возможности подключения к сетям электроснабжения.
- Морские платформы и судоходство. Ветрогенераторы на морских платформах и судах обеспечивают электроэнергией нефтегазовые платформы и суда, что снижает зависимость от традиционных источников энергии. Например, в Северном море множество ветряных парков построено для обеспечения электроэнергией не только суши, но и морских объектов, таких как нефтяные и газовые платформы.
- Гибридные энергосистемы. Ветряные установки интегрируются в гибридные энергосистемы с солнечными батареями и другими возобновляемыми источниками для обеспечения более надёжного электроснабжения. Эти системы могут быть особенно полезны в удалённых районах или на островах, где изменчивость ветра и солнечной активности компенсируют друг друга, обеспечивая стабильное энергоснабжение. Например, на Гавайях успешно работают гибридные энергосистемы, включающие в себя ветровые установки и солнечные батареи для обеспечения электроэнергией островных сообществ.
Ветровая энергетика в России
Ветровая энергетика в России имеет потенциал для развития, хотя её доля в общем объёме производства электроэнергии пока остаётся невысокой по сравнению с другими источниками энергии. Вот некоторые ключевые аспекты ветроэнергетики в России:
- Потенциал ветроэнергии. Россия обладает огромным потенциалом для развития ветровой энергетики благодаря своему обширному территориальному пространству и наличию мест с высокими скоростями ветра. Особенно высокий потенциал наблюдается на севере и востоке страны, а также на Балтийском и Каспийском побережьях.
- Стадия развития. Ветроэнергетика в России находится на ранних стадиях развития по сравнению с другими странами, такими как Германия или Дания. В настоящее время большинство ветровых электростанций в России находится в западных и северных регионах страны.
- Государственная поддержка. Правительство России предоставляет ряд мер поддержки для развития ветроэнергетики, включая льготы налогового характера и механизмы государственных закупок электроэнергии по преференциальным тарифам для ветровых проектов.
- Технологическое развитие. Российские компании активно разрабатывают и внедряют собственные технологии в области ветроэнергетики. В частности, в последние годы наблюдается рост производства ветрогенераторов и комплектующих для ветряных электростанций на территории страны.
❗️ На данный момент в России установленная мощность ветряных установок составляет 220 МВт. Кроме того, существует несколько небольших ветропарков, включая те, которые находятся в изолированных энергорайонах.
Классические промышленные ветропарки в России появились сравнительно недавно. В прошлом году было запущено два крупных объекта в Ульяновской области: один на 35 МВт (фактически первый промышленный ветропарк начал работу в январе 2018 года), а другой на 50 МВт. Несколько новых ветропарков находятся на различных стадиях строительства, что свидетельствует о постепенном росте интереса к ветроэнергетике в России.
Заключение
Ветровая энергетика стремительно развивается и занимает всё более значимое место в современном энергетическом ландшафте. Ветряные электростанции предоставляют возможность получения чистой и возобновляемой энергии для различных нужд, от обеспечения энергией целых городов до работы автономных объектов. С развитием технологий и снижением стоимости производства ветроэнергетика становится неотъемлемой частью энергетического перехода к более устойчивому будущему.
С вами была Компания СКГАЗ - https://dzen.ru/ck_gaz
Отопление вашего дома от СКГАЗ - https://ck-gaz.ru/otoplenie/
Палец вверх, подписка — неоценимая поддержка нашего труда
Если статья была полезной, то обязательно поделитесь ею
Оставляйте своё мнение в комментариях!
В статье были использованы изображения:
*-https://clck.ru/3AS4t6