Ветряки вчера и сегодня

Ветрогенераторы сейчас уже никого так не удивляют как, скажем лет десять-двадцать назад. Сейчас мы привыкли называть это чудо техники дружеским словом «ветряк». Ветряки стоят уже по всему миру. Они делятся на частные и промышленные. Промышленные сильно отличаются от своих домашних братьев размерами. Это огромные башни, с размахом лопастей в десятки метров.

Любой ветрогенератор состоит из турбины, которая вращается под действием ветра и генератор, непосредственно взаимодействующий с турбиной. Это оборудование крепится на высокой подставке. Внизу располагаются аккумуляторы, служащие своеобразным демпфером, между нестабильно отдающим ток генератором и стабильно потребляющим ток потребителе.

Первый в мире ветрогенератор был построен Чарльзом Франсисом Брушем, изобретателем из США в 1888 году. Это было гигантское сооружение высотой в 18 метров. Ветряк вырабатывал 12кВТ энергии и использовался для освещения улиц.

Позже, в 1908 было уже 72 генератора, мощность которых варьировалась от 5 до 25 кВт. Самый большой из них был в высоту 24 метра.

До пришествия электричества во все уголки земного шара ветряные генераторы широко применялись на фермах, стоящих в отдалении от электростанций.

Постепенно ветрогенераторы развивались, к 30-м годам 20-го века приобрели современные очертания. А именно компоновку и основные ТТХ. А именно – расположение на высокой башне, компоновка турбины и генератора в едином корпусе с тормозами и трансмиссией, а также системой слежения за направлением ветра. Также непременным атрибутом стало использования аккумуляторов, расположенных внизу. Эта схема называется горизонтально осевой.

Самая большая в мире ветряная турбина типа HAWT «M5». В поле, около фермы.(Кликабельно)

Первый ветрогенератор к схемы HAWT был поставлен в Ялте в СССР, в 1931 году. Он вырабатывал 100 кВт энергии и был размещен на башне тридцати метровой высоты.

За 20 век ветрогенераторы подверглись множественным модификациям и стали практически автономны. Они сами отслеживают все необходимые для работы данные. Бортовой компьютер принимает решение об изменении угла атаки лопастей, или повороте корпуса в более выгодную сторону.  Он следит на количеством вырабатываемой энергии и уровнем заряда в аккумуляторах. В непогоду или обнаружив поломку электронный мозг электростанции может самостоятельно принять решение остановить лопасти и вызвать команду ремонтников.

Обычно лопасти имеют размах от 20 до 40 метров и вращаются со скоростью 10-20 оборотов в минуту.

Автоматическая коробка передач, которой оснащены все серьезные ветряки, оптимально передает крутящий момент на генератор, обеспечивая его стабильную работу. Также она преобразовывает невысокие обороты турбин в оптимальные для генератора.

Все ветряные электростанции обращены турбиной к ветру – это позволяет более эффективно сталкивать лопасти с потоком набегающего воздуха. Однако основной проблемой является обширная зона турбулентных завихрений, распространяющаяся за генератором. Это  позволяет располагать их слишком близко друг к другу.

Однако опорный диаметр башни, на которой укреплен генератор настолько невелик, что позволяет поставить его в любом поле.

Отсутствие вредного влияния на окружающую среду позволяет безбоязненно выращивать вокруг ветряной электростанции сельскохозяйственные культуры и производить выпас скота.

Чем выше от земли, тем сильнее ветер. Поэтому башни делаются не ниже 60 метров и ставятся как правило на возвышениях или на ветреной равнине. Особенно эффективно расположения ветряных электростанций близ гор, где всегда имеются мощные нисходящие потоки ветра.