Ветер, ветер, ты могуч!
Вдруг отключили электроэнергию. В доме темно, телевизора нет, компьютера тоже, телефон не работает, на плите стоит не успевший закипеть чайник и недоваренный суп. А хозяева в потемках, натыкаясь друг на друга, ищут свечи. Знакомая картина, не правда ли? И к сожалению, не такая уж редкая в наши дни. Особенно если вы живете за городом. Но эту проблему можно решить, используя достижения современной науки и техники, основанные на том, чем люди пользовались издавна, — на силе ветра. Да-да, не удивляйтесь, речь пойдет о ветряках.
Немного истории
Человек использует то, что дает ему природа. В том числе и ветер. Причем начал он это делать в незапамятные времена. Первые упоминания о мельницах, использующих силу ветра для приведения в действие механизма мельничных жерновов, относятся к II-I веку до нашей эры. Следы таких мельниц были обнаружены в Египте и Китае. Простое устройство с вертикальной осью вращения применялось для размола зерна в Персии за 200 лет до нашей эры. Подобные мельницы впоследствии были повсеместно распространены в странах Ближнего Востока.
Немного позднее разработали мельницу с горизонтальной осью вращения, которая состояла из десяти деревянных стоек, оснащенных поперечными парусами. Подобный примитивный тип ветряной мельницы до сих пор находит применение во многих странах бассейна Средиземного моря. В Европу же ветряные мельницы попали с Ближнего Востока в Х столетии, во времена крестовых походов. В XIV веке предприимчивые голландцы, жившие в основном на открытых пространствах, не только поняли, какую выгоду могут принести ветряные мельницы в их болотистой стране, но и сделали множество усовершенствований в конструкции. Именно в Голландии ветряные мельницы нашли самое широкое применение и стали использоваться для осушения болот и озер в дельте реки Рейн. С тех пор мельница стала символом Голландии. Между 1608 и 1612 гг. с помощью 26 ветродвигателей мощностью 37 кВт каждый был осушен польдер Беемстер, который находился на три метра ниже уровня моря. В 1582 г. в Голландии была построена первая «ветряная» маслобойня, через четыре года — первая бумажная фабрика, а к середине XIX столетия для самых разных целей использовалось уже около девяти тысяч ветродвигателей.
Нефть или ветер?
В России к началу XX века крутилось около 2 500 000 ветряков общей мощностью один миллион киловатт. После 1917 года мельницы остались без хозяев и постепенно разрушились. Правда, делались попытки использовать энергию ветра уже на научной и государственной основе. В 1931 году близ Ялты была построена крупнейшая по тем временам ветроэнергетическая установка мощностью 100 кВт, а позднее разработан проект агрегата на 5000 кВт. Но реализовать его не удалось, так как Институт ветроэнергетики, занимавшийся этой проблемой, закрыли. Причем в 40-х годах такова была общемировая тенденция: экономисты считали, что выгоднее использовать обычную дизельную электростанцию. Нефть оставалась сравнительно дешевой, резко снизились удельные капитальные вложения на больших тепловых электростанциях. А дальнейшее освоение гидроэнергии, как тогда казалось, гарантировало и низкие цены, и удовлетворительную экологическую ситуацию.
XX век с его поражающим воображение развитием промышленности и ростом городов требовал все больше носителей с повышенной энергоотдачей. Наиболее широкое использование получили органические и углеводородные энергоносители — сначала уголь, потом нефть, газ и их производные. Но, как показал более тщательно просчитанный специалистами Американского института нефти и ОПЕК прогноз запасов невозобновляемых энергоносителей (НВИЭ), и в первую очередь нефти, они ограниченны по объемам. Даже при сохранении нынешних темпов добычи их хватит всего лет на 50-80. Кроме того, активное сжигание органического топлива оказывает негативное воздействие на жизнь и состояние биосферы Земли, приводя к катастрофическим последствиям.
Экология и еще раз экология
В конце XX века мир не только озаботился тем, как обеспечить постоянно растущие энергетические потребности, но и с ужасом начал размышлять о возможно надвигающейся экологической катастрофе и о том, как ее избежать. Экологические проблемы стали волновать всех. А определение «экологически чистый» стало чуть ли не решающим в выборе того или иного продукта или способа производства. И мысли ученых, занятых обеспечением растущих энергетических потребностей и перспективой экологической катастрофы, обратились к атомной энергетике и возобновляемым источникам энергии (ВИЭ), таким как ветер, солнце, геотермальный потенциал Земли, биогаз и т. д. Наиболее перспективным среди ВИЭ считается ветер. Ветры переносят огромную энергию — свыше 2 000 000 000 МВт/ч, а общий потенциал ветроэнергетики оценивается в 20-25% мирового производства электрической энергии.
С середины 70-х годов, после мирового энергетического кризиса, ветроэнергетика начала развиваться ускоренными темпами и на настоящий момент занимает третье место по вкладу в пять процентов мирового энергетического баланса, приходящегося на ВИЭ.
Сегодня мировой ветроэнергетический рынок — один из самых динамично развивающихся в Европе. Только за 2001 год в мире установлено более 6500 МВт ветроустановок, а это продажа оборудования на сумму более 7 млрд долл. США. Общая мощность, производимая ветрогенераторами в мире, составила к концу 2001 года 24 000 МВт.
Однако все эти цифры, к сожалению, пока не имеют отношения к нашей стране. Хотя по ветроресурсам она вряд ли уступит, например, Дании или Испании, где ветростанции производят от 15 до 25% всей потребляемой электроэнергии: ведь Россия омывается океанами с трех сторон, а районы побережья считаются идеальными для использования энергии ветра.
Малая мельница крутится, вертится...
С точки зрения перспектив «бытового» использования особого внимания заслуживают ветроэлектрические установки малой мощности (ВЭУММ), широко производимые за рубежом и на некоторых предприятиях России, в том числе Санкт-Петербурга. Они дешевы, просты в эксплуатации, монтаже, ремонте, экологичны, удобны в транспортировке.
ВЭУММ способны обеспечить не только минимальную потребность в электроэнергии. Даже если ваш коттедж будет «нашпигован» электроникой и оснащен системой «умный дом», вы вполне можете обойтись «ветряком» и не прибегать к услугам электрических сетей (например, экспериментально установлено, что месячная выработка энергии при средних ветрах 4 м/с для установки УВЭ-500М в комплекте с аккумуляторами и инвертором составляет 30 кВтч/мес.). Ценным свойством таких установок является возможность наращивания выработки путем добавления одного или нескольких агрегатов (две установки УВЭ-500М могут обеспечить потребности сельского дома). Разумеется, свет в вашем доме будет гореть, даже если ветра нет, поскольку подобные установки способны накапливать электроэнергию «на черный день» и могут обеспечить потребности загородного дома даже в регионах со слабыми ветрами.