5. ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА

Ветер - это движение воздуха из области высокого давления в область низкого давления. На самом деле ветер существует потому, что солнце неравномерно нагревает поверхность Земли. Когда горячий воздух поднимается в верхние слои атмосферы, более холодный воздух поступает на его место, чтобы заполнить пустоту. Пока светит солнце - будет дуть ветер.
Ветер долгое время служил источником энергии для людей. Еще в древние времена ветер помогал приводить в движение лодки. Затем люди изобрели парус, научились строить парусные суда, которые позволили путешествовать на большие расстояния и совершить первые географические открытия. В средние века активно использовались ветряные мельницы, которые перемалывали зерна в муку.

 

Первый ветрогенератор для выработки электричества был построен в Дании в 1890 году, а уже к 1908 году в мире  насчитывалось свыше 72 ветрогенераторов мощностью от 5 до 25 кВт.
Начиная с 1970-х годов, после нефтяного кризиса, особенно возрастает интерес к ветроэнергетике и к возобновляемой энергетике в целом. Это связано с осознанием многими странами своей зависимости от импортируемой нефти, а также с обеспокоенностью экологической ситуацией, выбросами и изменением климата, вызванным активным сжиганием ископаемого топлива для получения энергии. 
Ветер является чистым источником возобновляемой энергии, которая не загрязняет воздух или воду. Подсчитано, что  170 млн. мегаватт-часов, выработанных ветром, снизят выбросы в атмосферу углекислого газа (CO2) на 100 млн. тонн, а это эквивалентно исчезновению с дорог 17 млн. автомобилей. А так как ветер бесплатный, то эксплуатационные расходы после установки турбины практически равны нулю. Массовое производство и технологические достижения делают турбины все более дешевыми, и многие правительства предлагают налоговые льготы для стимулирования развития ветроэнергетики.
Помимо плюсов у ветроэнергетики есть и недостатки. Например, поступающие жалобы от местных жителей на шум, который производят работающие ветряные турбины. Медленно вращающиеся лопасти также могут убивать птиц и летучих мышей, но по сравнению с автомобилями, линиями передач и высотными зданиями – это происходит не так уж часто. Ветер обычно переменный: это значит, что если он не дует, электричество не генерируется.
Тем не менее, ветроэнергетика процветает. Благодаря глобальным усилиям по борьбе с изменением климата, таким как Парижское соглашение, возобновляемая энергетика переживает бум роста, и энергия ветра лидирует. С 2000 по 2015 год совокупная мощность энергии, получаемой из ветра во всем мире увеличилась с 17 000 мегаватт до более 430 000 мегаватт. В 2015 году Китай превзошел ЕС по количеству установленных ветровых турбин и продолжает лидировать.

 

Ветрогенераторы могут быть разных типов. Наиболее распространенные - ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения. Такие установки очень большие. Ветроустановка мощностью 3 МВт – это грандиозное сооружение с диаметром ротора 120 метров. Высота башни около 100-120 метров, что приравнивается к четырем девятиэтажным домам, поставленным друг на друга .
Ветрогенератор Энеркон Е-126 (Enercon E-126), являющийся самым мощным в мире, был установлен в городе Эмден, Германия, в 2007 году. Сегодня его мощность составляет 7,58 МВт, высота колонны-основания -  135 метров.
Ветрогенератор состоит из следующих элементов:

 

Таким образом, работу ветрогенератора можно описать так: под воздействием кинетической энергии ветра  лопасти ветрогенератора начинают вращаться; вращение лопастей способствует приведению в движение  внутреннего вала,  соединенного с редуктором, увеличивающим скорость вращения и подключенным к электрогенератору, который вырабатывает электроэнергию. Один ветрогенератор мощностью 3 МВт может снабжать энергией 2000 домохозяйств.
Ветровая электростанция (ветропарк) может включать в себя несколько таких ветрогенераторов, расположенных друг от друга на расстоянии, позволяющем лопастям беспрепятственно вращаться.
Для  строительства ветропарка и установки ветрогенератора необходимо знать скорость ветра и регулярно проводить измерения в регионе, так как любая ветроустановка работает в определенном диапазоне скоростей. Как правило, скорости ветра от 2,5 до 4,0 м/с достаточно, чтобы лопасти ветрогенератора начали вращение; при скорости от 10 до 14 м/с мощность ветроустановки достигает номинального значения, то есть ветроустановка на 1 мегаватт при такой скорости ветра вырабатывает 1 мегаватт электроэнергии. 

 
Еще одно важное преимущество ветроэнергетики состоит в  том, что башни ветрогенераторов занимают только 1 % от всей территории ветряного парка. На оставшихся 99 % площади парка возможно заниматься сельским хозяйством. Фундамент ветроустановки, для которого необходимо около 10 м. в диаметре, обычно полностью находится под землёй, позволяя расширить сельскохозяйственное использование земли практически до самого основания башни.

 

 

Ветроэнергетика является одной из самых активно развивающихся отраслей. На сегодняшний день мировой лидер по ветроэнергетике – Китай, где на конец 2018 года общая суммарная мощность всех работающих ветряных электростанций составляла 221 ГВт, а это  около 35 % от ветряных мощностей всего мира. В Европе лидером является Германия, где суммарная  мощность всех установленных ветрогенераторов  составляет 59,3 ГВт. Говоря о мировых лидерах в ветроэнергетике, нельзя не упомянуть Данию - страну, где ветровые станции вырабатывают 39% всей энергии.
Республика Беларусь также прилагает немалые усилия по развитию данного направления энергетики. На территории Беларуси уже функционирует несколько ветропарков. На сегодняшний день в нашей стране работает 96 ветроэнергетических установок суммарной мощностью 100,95 Мвт. Самый большой ветропарк в Беларуси находится около г. Новогрудок Гродненской области. Его мощность составляет 7,5 МВт.