Ветер как энергияНаверное многие могут удивиться, но энергия ветра это переработанная энергия солнца.
Неравномерный нагрев лучами солнца земной поверхности и воздушных масс, находящихся над ней, вызывает постоянные перемещения воздуха из более холодных мест в более тёплые. Воздушные массы, нагретые до более высоких температур, имеют меньшую плотность и поднимаются вверх, а на их место приходит воздух с меньшей температурой, плотность которого выше.
Таким образом, воздушные массы всё время перемещаются и перемещаются как в вертикальном направлении, так и горизинтально. Эти перемещения имеют очень сложный характер и зависят от многих причин. Постоянные перемещения воздушных масс в горизонтальных направлениях называются ветром. Как и вссякое движущееся тело, ветер имеет определённый запас кинетической энергии, которую можно преобразовать в механическую, используя ветроустановки.
Наша планета получает от солнца 1 000 000 000 000 мегаватт энергии в час, но из этой энергии всего 1-2% преобразуется в движение воздушных масс. Не смотря на это энергия ветра очень огромна. По оценке Всемирной метеорологической организации , энергия ветра состовляет 170 трлн. кВт часов в год, это в несколько раз больше чем всё произвоодство электроэнергии в мире на сегодняшний день.
Эту электроэнергию можно перерабатывать практически не нанося ущерб окружающей среде.
Принцип действия ветродвигателей. Крыльчатые ветродвигатели работают за счет аэродинамических сил, возникающих на лопастях ветроколеса, при набегании на них воздушного потока. так же, как и на крыльях самолета, на лопастях ветроколеса возникают подьемная сила и сила сопротивления поверхности. Подьемная сила и создает вращающий момент на ветроколесе.
Для того чтобы более результативно использовать энергию ветра, лопастям ветроколеса придают аэродинамический профиль.
На рисунке представлена классическая схема ветроколеса:
1 - лопасть.
2 - ступица.
3 - ось.
U - направление патока ветра.
На рисунке видно что лопасти располагаются под углом по отношению к направлению ветра, этот угол называется углом атаки. Важно иметь в виду что при одинаковом исполнении лопастей, максимальная мощность ветродвигателя практически не зависит от колличества лопастей. Это обьясняется тем, что с уменьшением числа лопастей, уменьшается вращающий момент но параллельно с этим увеличиваются обороты ветроколеса. Поэтому многолопастые конструкции достигают своей максимальной мощности при скорости ветра 8-10 м/сек, при более высоких ветрах мощность не увеличивается. Малолопастные (быстроходные) ветроустановки рассчитаны на скорость ветра 15-18 м/сек.
Что бы правильно выбрать ветрогенератор необходимо знать среднегодовую скорость ветра в вашем регионе, для этого можно воспользоаться таблицей географии российских ветров.