Главная » 2019 » Октябрь » 26 » Ветряной двигатель
20:42
Ветряной двигатель
Сначала парус, затем первые ветряные двигатели мельниц, подъемников воды — все они превращали механическую энергию движения ветра в полезную работу: движение корабля, вращение жерновов, действие первых простейших насосов. Ну, а как использовало человечество энергию ветра в последующие времена? Какие ветряные двигатели были еще созданы? Ведь по подсчетам ученых вместе с ветром над нами проносится столько технически уловимой энергии, что ее с большим запасом хватило бы для покрытия всей энергетической потребности нашей страны.

Это означает, что если бы удалось всю уловимую энергию ветра превратить в электрическую энергию (применить для вращения электрических генераторов не турбины, а ветряные двигатели), то не надо было бы строить тепловые, гидравлические и атомные электростанции. Вся электроэнергия, необходимая для такой огромной страны, как наша, могла бы быть получена от энергии ветра. Однако этого не случилось. Мощность ветряных двигателей, работающих во всем мире, составляет ничтожную долю мощности всех электростанций. В чем же здесь дело? Почему так плохо используется человечеством даровая, имеющаяся почти всюду энергия ветра? Причина в том, что во все времена ветряной двигатель использовался для таких работ, которые в любой момент можно было бы прервать без особого ущерба для дела. Например, прекратил дуть ветер, мельница остановилась и перестала размалывать зерно.

С этим мирились. Люди ждали, когда ветер вновь начнет дуть, и возобновляли работу. Конечно, совершенно невозможно себе представить, что так же может работать современная промышленность или транспорт. А создание мощных ветровых двигателей, которые отличались бы постоянством работы, независимо от силы и направления ветра, является задачей невыполнимой и в настоящее время. Вот почему ветряной двигатель не стал первичным двигателем в большой энергетике. Там в основном трудятся сегодня паровые и гидравлические турбины. Правда, имеется много различных проектов и даже попыток создать опытные установки, в которых содержатся интересные идеи широкого использования энергии ветра.

Основная задача, которую стремятся при этом решить ученые, — это как сделать работу ветрового двигателя менее зависимой от капризов ветра. На первый взгляд такая постановка вопроса кажется бессмысленной. Ведь если ветер вдруг прекратился, то и ветряной двигатель, естественно, останавливается. А если ветер становится тише, то мощность двигателя падает. И, наоборот, если налетит ураган, то от двигателя можно было бы получить большую мощность, но надо его еще так сконструировать, чтобы он мог выдержать ураганный ветер.

Трудностей здесь очень много. Естественно, что инженерная мысль ищет путь: нельзя ли как-то накапливать (аккумулировать) энергию ветра, когда ее много, с тем чтобы при затишье эта накопленная энергия могла быть отдана потребителям. Имеется много предложений, как устроить такие аккумуляторы энергии. Проще всего, казалось бы, использовать электрические аккумуляторы. Когда дует ветер и ветряной двигатель с генератором электрической энергии работает на полную мощность, то электроэнергия отдается не только потребителям, но идет и на подзарядку аккумуляторов. При затишье потребители получают электрический ток от аккумуляторов. Этот способ применим для небольших ветроэлектростанций, так как при желании построить мощную ветроэнергетическую установку потребовалось бы огромное количество банок аккумуляторов.

Есть предложения приводить в действие от ветряных двигателей, работающих с генераторами электрического тока, насосные установки, перекачивающие воду в водохранилище. Когда ветер затихает, то накопленная вода приводит в действие гидротурбины с генераторами, и, таким образом, потребители не чувствуют перерыва в питании электроэнергией. Такие установки, конечно, очень громоздки и далеко не всегда целесообразны и экономичны. Предлагаются и химические аккумуляторы энергии ветра. Ток, вырабатываемый ветроэлектростанцией, используется в специальных установках для разложения воды на водород и кислород. Кислород отдается промышленности, где он находит различное применение, а водород накапливается в специальных резервуарах. При безветрии на этом водороде могли бы работать специальные двигатели внутреннего сгорания с генераторами электрического тока, которые также могли бы в это время питать потребителей.

Устройство такой установки дело также весьма не простое и не дешевое. Есть предложения и по использованию так называемых тепловых аккумуляторов. Например, при работе ветроэлектростанции электрод-нагреватели в специальных цистернах с хорошей тепловой изоляцией греют воду до высокой температуры и превращают ее в пар.

Полученный пар приводит в действие паровую турбину с генератором. Однако этот способ также малоэкономичен. В настоящее время накоплены данные и составлены карты распределения ветров на огромных территориях земного шара, в том числе и на территории нашей страны. Эти данные очень обнадеживают ветроэнергетиков — людей, занимающихся проблемой использования энергии ветра. По картам видно, что на территории нашей страны никогда не бывает полного затишья.

Если нет ветра в одном месте, он непременно есть в другом. Невольно напрашивается вывод: а нельзя ли опоясать всю страну сетью ветроэлектростанций, соединив их линиями электропередачи? Тогда электроэнергия, выработанная в районе, где дует в настоящий момент ветер, могла бы использоваться для питания не только близ расположенных потребителей, но и для передачи в те места, где ветра в данное время нет.

Еще реальней представляется возможность подключения ветроэлектростанций к энергетическим сетям, которые объединяют тепловые, гидравлические и атомные электростанции. Но все эти предложения, как и некоторые другие проекты использования энергии ветра относятся к разряду еще нерешенных проблем. А пока ветряные двигатели стали применяться главным образом для маленьких ветроэлектростанций, где они приводят в действие небольшие генераторы электрического тока. Такие электростанции необходимы для отдаленных районов, где нет своего топлива и рек, куда не приходят линии электропередачи от больших электростанций. Они очень нужны и геологам, и полярникам, и удаленным поселкам, и чабанам в степных и безводных местах. Такая ветроэлектростанция дает ток для освещения, питает радиоаппаратуру, научные приборы и небольшие электродвигатели. Конечно, современные ветровые двигатели схожи со своими древними предками разве только тем, что и те и другие имеют крылья. Сейчас ученые и инженеры знают законы движения воздуха, свойства воздушных потоков и точно рассчитывают форму и размеры крыльев, при которых ветряные двигатели наилучшим образом используют энергию ветра.

Научные основы этих расчетов ведут свое начало из работ выдающегося русского ученого, «отца русской авиации» Николая Егоровича Жуковского. Продолжателями его дела, развившими теорию ветряных двигателей и создавших несколько разновидностей этих двигателей, были ученики Жуковского — энтузиасты ветроэнергетики, впоследствии сами известные ученые — Григорий Харлампиевич Сабинин, Николай Валентинович Красовский и Владимир Петрович Ветчинкин. Большой вклад в создание ветряных двигателей внес талантливый изобретатель Анатолий Георгиевич Уфимцев, которого Горький назвал «поэтом технической мысли». Строились ветряные двигатели и за рубежом. В нашей стране большие работы по ветродвигателям велись в созданном Н. Е. Жуковским Центральном аэрогидродинамическом научно-исследовательском институте (ЦАГИ). Основной частью двигателя ветряных двигателей, созданных российскими учеными и инженерами является ветроколесо, соединенное с электрическим генератором и приводящее его во вращение. Чтобы лучше использовать энергию ветра, колесо установлено на высокой металлической вышке. Ветроколесо имеет три лопасти и напоминает винт самолета. Конструкция лопастей обеспечивает наилучшее использование энергии ветра. Ветроколесо описываемого двигателя вращается со скоростью до 70 оборотов в минуту. Такие двигатели относятся к быстроходным ветродвигателям (в отличие от так называемых многолопастных тихоходных). Ветродвигатель снабжен автоматическим устройством, выравнивающим скорость вращения ветроколеса при довольно широком изменении скорости ветра. Кроме того ветродвигатель имеет автоматический механизм поворота на ветер (меняется не только скорость ветра, но и направление его, поэтому ветроколесо должно «чувствовать» изменение направления ветра и всегда поворачиваться в сторону, откуда он дует). Работать ветродвигатель начинает при скорости ветра 4 метра в секунду. При этой скорости электрический генератор развивает мощность до 4 киловатт. При ветре 9 метров в секунду он развивает наибольшую свою мощность — 35 киловатт.
Просмотров: 22 | Добавил: andee | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Профиль
Среда
20 Ноября 2019
11:48


Статистика