Як і де можна використовувати енергію вітру на нашій планеті? Багато хто чув про те, що для збереження природи потрібно використовувати енергію вітру, але крім цього її можна застосовувати ще в багатьох сферах життя людини.
Як і де можна використовувати енергію вітру?
Що таке енергія вітру?
Енергія вітру – це один з видів відновлювальних джерел енергії.
Енергія вітру – один з найбільш легкодоступних і використовуваний з давніх часів вид перетвореної енергії Сонця. Люди почали використовувати такий вид енергії кілька століть назад, коли з’явилися перші вітряні млини, які качали воду або мололи зерно.
Як і де можна використовувати енергію вітру?
Енергія вітру може бути перетворена в:
- кінетичну енергію (рух вітрильних кораблів, політ повітряного змія або повітряної кулі);
- механічну енергію (вітряні установки для помелу борошна або перекачування води);
- електричну енергію (вітрогенератори для виробництва електричної енергії).
Потенціал Енергії вітру
Потенціал Енергії вітру в порівнянні з іншими альтернативними джерелами енергії
– випромінювання Сонця доступне людству 23 000 ТВт щорічно (в 25 разів перевищує енергетичний запас всього вугілля на планеті).
– вугілля – глобальний запас 900 ТВт.
– уран – глобальний запас від 90 до 300 ТВт (за різними оцінками).
– нафта – всього 240 ТВт.
– природний газ – всього 215 ТВт.
– енергія вітру – 25 – 700 ТВт щорічно.
– енергія океану (течії) – 3-4 ТВт щорічно.
– біомаса – 2-6 ТВт щорічно.
– гідроенергетика – 3-4 ТВт щорічно.
– геотермальна енергетика – 0,3-2 ТВт щорічно.
– енергія припливів і відливів – 0,3 ТВт / щорічно.
Основні характеристики вітру
Таке природне явище як “Вітер” прийнято характеризувати наступними показниками:
Швидкість вітру – швидкість, з якою відбувається переміщення повітряних мас в горизонтальному напрямку.
Тривалість вітру – це час переміщення повітряних мас в якомусь певному напрямку. Для прикладу зазначимо, що деякі грози можуть тривати всього кілька хвилин; ранковий / вечірній бриз – кілька годин; сезонні вітри, викликані сезонними змінами температури – дмуть місяцями; пасати (глобальні вітри), викликані різницею температур в різних широтах, дмуть постійно.
Сила вітру – ця величина комплексно оцінює швидкість вітру і його вплив на наземні предмети або за хвилями у відкритому морі. Існує шкaлa для оцінки сили вітру в балах.
Напрямок вітру – це параметр, який вказує на сторону частини горизонту з якої дме вітер. Параметр визначають за компасом. Напрямок вітру може бути південний, південно-західний, північно-східний, східний і т.д.
Поривчастість вітру – короткочасні або значні відхилення швидкості і напрямку вітру від середніх значень на певній території.
Повторюваність вітрів – переважний напрямок вітру в даному місці в певний період (рік, сезон, місяць). Для вивчення циклічності вітрів різних напрямків на місцевості будують графік, який називають розою вітрів.
Турбулентність вітру – це параметр характеризує численні та безладні вихори і струмені різних розмірів в загальному потоці руху повітряних мас. Таке явище виникає внаслідок відмінності швидкостей вітру в суміжних шарах повітря. Так окремі кількості повітря, що захоплюються цими вихорами і струменями, ще звані елементами турбулентності, рухаються в усіх напрямках, в тому числі перпендикулярно до середнього напрямку вітру і навіть проти нього. Таким чином, на загальний перенос повітря в певному напрямку і з певною швидкістю накладається система хаотичних, безладних рухів окремих елементів турбулентності по складним траєкторіях.
Історія розвитку вітроенергетики
Швидше за все, перший механізм, який використовував енергію вітру, був простим пристроєм з вертикальною віссю обертання лопатей, який використовувався для розмелювання зерна. Близько 200 років до н.е. в Персії з’явилися перші млини з горизонтальною віссю обертання. Подібний примітивний тип вітряка застосовується до наших днів у багатьох країнах Середземномор’я.
Перший письмовий опис пристрою для виконання механічної роботи при використанні вітру – робота Герона, який в 1 столітті н.е. описав принцип роботи вітряка.
В Середньовічній Європі вітряки почали будуватися після завершення хрестоносцями Хрестових походів і їх повернення з Середньої Азії.
У Х столітті в багатьох містах Європи починають будувати вітряні млини з використанням гідродвигуна.
Вже у XIV столітті по всій Європі починається повсюдне використання вітряних млинів для зрошення полів в посушливих областях, для відкачування води з земель, огороджених дамбами, а також для осушення боліт і озер. Так, наприклад, в середині XIX століття в Голландії вже використовувалося для різних цілей близько 9 тис. вітродвигунів.
На початку ХХ століття різко зріс інтерес до використання енергії вітру для потреб промисловості і сільського господарства. У 1890 році в Королівстві Данія була побудована перша вітряна електростанція, а до 1908 року (через 18 років) їх вже було 72, потужністю кожна від 5 до 25 кВт.
У період з 40-х по 70-і роки минулого століття робилися невдалі спроби використовувати енергію вітру в великомасштабній енергетиці. Причиною цього було інтенсивне будівництво потужних теплових-, гідро- і атомних електростанцій, а також розподільних електромереж, які забезпечують незалежне від погодних умов енергопостачання. Також сприяли невисокі ціни на нафту.
Відродження інтересу до вітроенергетики, як і до багатьох інших альтернативних видів енергетики (зокрема сонячної), відбувся в 1970-х після нафтової кризи. Переломний період явно показав сильну залежність багатьох країн і їх галузей економіки від імпорту нафти, що стало причиною пошуку можливих варіантів для зниження цієї залежності.
В 2014 році 85 країн використовували енергію вітру на комерційній основі.
У 2018 році глобальна потужність вітроенергетики зросла на 9,6% до 591 ГВт, а щорічне виробництво енергії вітру зросло на 10%, досягнувши 4,8% світового споживання електроенергії та забезпечивши 14% електроенергії в Європейському Союзі. Енергія вітру постачала 15% електроенергії, спожитої в Європі в 2019 році.
Данія – країна з найбільшим використанням енергії вітру, майже 45% електроенергії мешканці отримують від енергії вітру.
