Энергия ветра: как работают мельницы и ветряные турбины

30 November 2020

Человек научился использовать энергию ветра более тысячи лет назад. И речь сейчас идет не о парусных суднах, а о мельницах. Ученые сходятся во мнении, что первые из этих машин появились в Персии где-то между 500 и 900 годами нашей эры. Они служили человеку заменой ручного труда, и в основном перемалывали для него злаки в муку. Это работало так: ветер вращал лопасти ветряной мельницы, которые раскручивали центральный вал, передававший вращение непосредственно на зерновую мельницу, состоящую, как правило, из больших плоских камней, которые перетирали зерно в муку.

Помимо этого, мельницы занимались и другим крайне важным делом — перекачивали воду в поселения и дома. В этом случае, энергию вращения использовали для работы насоса.

Энергия ветра: как работают мельницы и ветряные турбины

Несмотря на то, что исторические враги Дона Кихота были изобретены давно, пик их популярности пришелся на середину XIX века. После 1850 года только в США было построено более 6 000 000 ветряных мельниц для различных целей. Простота конструкции сделала их идеальной технологией добычи бесплатной энергии, которую можно подавать на привода машин и простых штанговых насосов.

А в 1888 году мельницы, наконец, эволюционировали согласно достижениям прогресса, и стали превращать механическую энергию в электричество. Первую ветряную турбину построил американец Чарльз Браш, чтобы вырабатывать электричество для своего особняка в Огайо.

Энергия ветра: как работают мельницы и ветряные турбины

В чем же принципиальное отличие мельницы от ветряной турбины?

Помимо разницы в выдаваемом продукте (механическая и электроэнергия соответственно), отличается и их конструкции. У мельницы лопасти гораздо крупнее, и их больше; они расположены близко к земле и ловят самые нижние и слабые потоки воздуха.

Забравшись на ветряную турбину, вы окажетесь как минимум в 80 метрах над землей, а это значит, что ее лопасти улавливают более сильные потоки ветра и получают больше вращения. В отличии от мельницы у ветряной турбины всего три лопасти, так как именно это количество делает конструкцию сбалансированной и не такой тяжелой.

Отличается и то, что происходит дальше: энергия передается на генератор через систему шестерен, чтобы увеличить вращение и как результат, получить больше электроэнергии на выходе. К сожалению, ветряные турбины — не самый эффективный способ получать электричество: их КПД не превышает 59%. Несмотря на это, они занимают второе место в списке возобновляемых источников энергии после гидроэлектростанций.

Смотрите программу «Как это устроено» по будням в 19:25 (мск) и узнайте как делают самые обычные вещи, которые нас окружают.