Энергия ветра. Устройства, использующие энергию ветра

Энергия ветра - это энергия, связанная с движением воздуха над поверхностью Земли. Растущий спрос на энергию в мире угрожает исчерпать запасы таких видов топлива, как уголь, нефть и природный газ. Но ветер - это возобновляемый источник энергии, который нельзя использовать полностью. Кроме того, ветер обеспечивает чистую, не загрязняющую окружающую среду энергию.

Кинетическая энергия (энергия движения) ветра во всем мире оценивается в более чем 11 квадриллионов киловатт-часов в год. Киловатт-час - это объем работы, выполняемый 1000 ваттами за один час. Если бы люди могли улавливать и использовать только 10 процентов кинетической энергии ветра, это намного превысило бы ежегодную потребность мира в энергии.

Устройства, использующие энергию ветра. Люди использовали силу ветра для выполнения работ на протяжении тысячелетий. Например, египтяне использовали парусные суда с ветряными двигателями еще в 2800 году до нашей эры.

Ветряные мельницы, вероятно, появились в Персии, ныне Иран, в 600-х годах нашей эры. Эти устройства преобразуют часть кинетической энергии движущегося воздуха в кинетическую энергию вращения, которая приводит в движение вал. Большинство ранних ветряных мельниц использовали эту энергию вращения для приведения в действие механизмов для измельчения зерна. Но ветряная мельница может также использоваться для приведения в действие других устройств, таких как насос для подъема воды из колодца.

Сегодня современные устройства, называемые ветряными турбинами, используют кинетическую энергию вращения для приведения в действие генераторов электроэнергии. Энергия ветра впервые была использована для выработки электроэнергии в Дании в 1890-х годах. Ветряные мельницы вырабатывали электроэнергию в некоторых сельских общинах Соединенных Штатов в начале 1900-х годов. Нехватка нефти в 1970-х годах привлекла больше внимания к идее использования энергии ветра для выработки электроэнергии. К 1990-м годам в мире действовало около 25 000 ветряных турбин. Однако эти устройства вырабатывали лишь около 0,1 процента мировой электроэнергии.

В некоторых частях света для выработки электрического тока используются ветряные турбины

Проблемы использования энергии ветра. Когда для получения энергии ветра используется ветряная мельница или ветротурбина, только часть кинетической энергии ветра передается на лопасти устройства. Ученые считают, что можно извлечь только около 59 процентов кинетической энергии ветра. Современные ветряные турбины преобразуют лишь около 40 процентов энергии ветра, который ударяет по их лопастям, в полезную энергию вращения.

Ряд других факторов ограничивает извлечение энергии из ветра. К числу этих факторов относятся практические ограничения на размеры ветроэнергетических устройств и наличие земельных участков для их установки. Еще одна проблема связана с экологическими соображениями. Некоторые люди выступают против распространения ветроэнергетических устройств, заявляя, что они представляют опасность для птиц, которые налетают на движущиеся лопасти. Другие жалуются, что устройства неприглядны и создают слишком много шума.

Поскольку скорость ветра на поверхности земли сильно различается, некоторые участки больше подходят для установки ветроэнергетических установок, чем другие. Кроме того, ветер не дует с постоянной скоростью, а иногда и вовсе стихает. Таким образом, для обеспечения надежной подачи электроэнергии ветряные турбины должны быть объединены либо с системой накопления энергии, либо с резервным генератором, использующим другой источник энергии.