Будет ли использоваться ветер?

Ветер - движение воздуха относительно поверхности Земли - имеет, как и многое другое, солнечное происхождение. Как известно, в физике существует понятие абсолютно черного тела, т. е. такого тела, которое полностью поглощает падающее на него излучение. В действительности таких тел нет, это гипотетическое понятие. Гипотетическое, но весьма полезное. На самом деле реальные тела серые: они могут воспринимать только часть падающего на них излучения. Насколько большую, определяется степенью черноты, т. е. отношением способностей поглощения сопоставляемого серого и абсолютно черного тел. Следовательно, степень черноты реальных тел всегда меньше единицы.

Некоторые реальные серые тела (например, сажа) близки по свойствам к абсолютно черному телу. Цвет поверхности тела может сильно влиять на его коэффициент черноты. В частности, черный цвет увеличивает коэффициент черноты. Именно поэтому солнечные панели обычно окрашивают в черный цвет. По той же причине в летнее время обычно не носят одежду черного цвета.

Поверхность Земли в различных местах имеет разную степень черноты. Поэтому различные участки Земли под действием солнечной радиации нагреваются до различной температуры. По той же причине неравномерный нагрев имеют нижние слои атмосферы. Вследствие этого неодинаково и давление воздуха на одной и той же высоте. Другими словами, в атмосфере существует горизонтальное распределение давления. Это приводит к перемещению больших масс воздуха, возникает ветер.

Использование энергии ветра, так же как и использование энергии рек, имеет длинную историю. Многие столетия ветряные мельницы были привычными сооружениями в сельскохозяйственных районах Европы. Но эти времена позади. В наше время вопрос использования энергии ветра еще не имеет определенного решения, но, вполне возможно, такое решение будет найдено.

Большая трудность в использовании энергии ветра заключается в его непостоянстве как по силе, так и по направлению. Противопоставить этому можно применение либо электрического аккумулятора, либо использование энергии ветра для процессов, не требующих постоянства действия механизма, либо передачу электрической энергии непосредственно в достаточно мощную электрическую систему, для которой относительно небольшие колебания количества поступающей электроэнергии малочувствительны.

В Советском Союзе ведутся работы по всем трем названным направлениям. Организация, именуемая Ветроэн, выпускает ветроустановки, предназначенные для привода электрогенераторов относительно небольшой мощности (до 100 кВт, в большинстве до 10 кВт), как правило, в Комплекте с электрическими аккумуляторами. Выпуск таких установок измеряется тысячами в год. Они используются с самыми различными целями, включая электроснабжение небольших коттеджей в местах, как правило, еще не электрифицированных. Такого рода ветроустановки могут использоваться не только для выработки электроэнергии, но и для получения механической энергии, например для привода насосов, перекачивающих воду. В этом случае электрические генератор и аккумулятор не нужны, но зато необходим промежуточный сосуд с водой, играющий роль водяного аккумулятора.

В настоящее время в Советском Союзе ведется работа по созданию более мощных ветроэлектрогенераторов (мощность которых, вероятно, будет измеряться тысячами киловатт) для подачи выработанной электроэнергии непосредственно в электросети, о чем уже говорилось выше.

По-видимому, на широкое использование ветра в энергетике можно смотреть с оптимизмом.

В заключение приведем принятую градацию скорости ветра. Ветер, имеющий скорость 5-8 м/с, считается умеренным, а больше 14 м/с - сильным, скорость 20- 25 м/с - штормом, а свыше 30 м/с - ураганом. Наблюдались порывы ветра порядка 100 м/с.

На рис. 16 приведена ветроэнергетическая установка средней мощности.

Рис. 16. Ветроагрегат

При конструировании ветроэнергетических установок необходимо учитывать возможную силу ветра в данном районе, в противном случае установки могут оказаться жертвой шторма или урагана.