Ветер-ветер, ты могуч…

Запасы энергии ветра на нашей планете огромны. По некоторым расчетам запасы гидроэнегии в реках мира уступают запасам энергии ветра в сотню раз.
Государства во всем мире планируют дальнейшее развитие энергетики своих стран основываясь на альтернативных источниках энергии и немаловажную роль тут играет энергия ветра.

Германия, Испания, Великобритания, Китай, Новая Зеландия, Египет – вот начало списка стран, которые к 2010-2020 году планируют производство электричества ветрогенераторами довести до 20% от общего объема электроэнергии своих стран.

Как же добыть энергию ветра?

1. Ротор, лопасти, ветротурбина
2. Генератор (обычно синхронный трехфазный с возбуждением от
постоянных магнитов и напряжением =24В)
3. Мачта с растяжками
4. Контроллер заряда батарей
5. Аккумуляторы (часто автомобильные, необслуживаемые на 24В)
6. Инвертор (= 12 В -> ~ 220 В 50Гц)
7. Электросеть потребителей
Ветер раскручивает лопасти ветрогенератора, которые крутят ротор. Добытое электричество подаётся через контроллер на аккумуляторы. Инвертор преобразовывает напряжение на контактах аккумулятора в пригодное для использования в бытовой электросети.

Устройство промышленных ветрогенераторов намного сложнее.

Строение промышленной ветряной установки

- Башня с фундаментом
- Гондола
- Лопасти
- Электрический генератор
- Трансмиссия
- Тормозная система
- Система изменения угла атаки лопасти
- Система пожаротушения
- Система слежения за направлением и скоростью ветра
- Телекоммуникационная система для передачи данных о работе ветрогенератора
- Система молниезащиты

Типы ветрогенераторов
Не считая различных модификаций, можно выделить два основных типа ветротурбин: с ветрикальной осью вращения, и с горизонтальной. Турбины с вертикальной осью имеют малое значение ветра страгивания и работают при низкой скорости ветра, но их эффективность и производительность мала. Поэтому вертикальноосевые системы применяются нечасто, и используются, как правило, в домашних системах.

Производство маломощных ветрогенераторов активно развивается. Уже сейчас по доступной цене можно купить ветрогенератор, и на долгие годы обеспечить энергонезависимость своему загородному дому. Обычно, для обеспечения электроэнергией небольшого дома вполне достаточно установки, номинальной мощностью 1 кВт, при скорости 9 м/с. Если местность не ветреная, ветрогенератор можно дополнить фотоэлектрическими элементами, или дизель-генератором. Источники будут органично друг друга дополнять.

Экономические вопросы
Но применять в домашнем хозяйстве ветрогенераторы для производства электроэнергии невыгодно по нескольким причинам:
Инвертор стоит почти 50% стоимости всей установки (он преобразует переменный или постоянный ток от ветрогенератора в ток с частотой 220В 50Гц (и синхронизирует его по фазе с внешней электросетью))
Также дорого стоят аккумуляторные батари, где-то 25% от стоимости ветроустановки (они нужны как источник бесперебойного питания, если вдруг внешняя электросеть отключится)
Для надёжности к такой установке часто добавляют в комплект дизель-генератор, который сам по себе стоит как вся установка ветрогенератора.

Основными факторами приводящими к удорожанию энергии получаемой от ветрогенераторов являются:
Нужно получать электроэнергию промышленного качества ~ 220В 50 Гц (дорогой инвертор)
Необходима автономность работы в течении некоторого времени (применяется аккумуляторы)
Необходимость длительной бесперебойной работы потребителей (применяется дизель-генератор)

Сейчас эффективнее всего и экономически целесообразно получать, с помошью ветрогенераторов, не электрэнергию промышленного качества, а постоянного или переменного тока и потом преобразовать его с помощью ТЭНов в тепло, для отопления жилья и получения горячей воды. У этой схемы есть много приемуществ:
Отопление является основным энергопотребителем любого дома в Евразии.
Схема ветрогенератора и управляющей автоматики значительно упрощается.
Схема автоматики, в самом простом случае, может быть построена просто на нескольких тепловых реле.
Как аккумулятор энергии можно использовать водяной бойлер для отопления и горячего водоснабжения.

Перспективные разработки
Департамент Энергетики США (DoE) финансирует разработки и испытания ветрогенераторов мощностью 5 МВт. – 8 МВт. как для наземного использования, так и для оффшорного.

Норвежская компания Hydro разработала плавающие ветрогенераторы для оффшорных ферм большой глубины. Hydro планирует запустить демонстрационную версию мощностью 3 МВт. в 2007 году. Компания планирует в будущем довести мощность турбины до 5 МВт., а диаметр ротора до 120 метров. Аналогичные разработки ведутся в США.

Компания Magenn разработала аппарат легче воздуха с установленным на нём ветрогенератором. Аппарат поднимается на высоту 120-300 метров. Нет необходимости строить башню, и занимать землю. Аппарат работает в диапазоне скоростей ветра от 1 м/с до 28 м/с. Аппарат может перемещаться в ветряные регионы, или быстро устанавливаться в местах катастроф.