Эта всем известная пушкинская строка из «Сказки о царе Салтане» — отнюдь не сказочное преувеличение.
Оценивая энергию ветра, ученые называют разные величины, но единодушны в том, что она во много раз больше производимой сейчас на планете. Используется ветровая энергия пока очень мало, а вот всяческих проектов по этой части хоть отбавляй…
Рассказывая о чабанских гелиокомплексах, мы уже упоминали о ветре, который работает здесь в одной упряжке с солнечным теплом. Вообще-то ветер в конечном счете — «дитя» Солнца. Ведь движение воздушных масс возникает в результате разницы атмосферных температур в тех или иных местах земного шара. А температура воздуха зависит прежде всего от деятельности нашего светила. Поэтому, упрощая, можно сказать, что энергия Солнца переходит в энергию ветра.
Ветер многие столетия был добрым помощником человека. Он молол зерно и качал воду, перемещал лодки и корабли по рекам и озерам, морям и океанам. Потом человек овладел энергией пара, электричества, атома и вроде бы забыл о ветре. Однако со временем спохватился: все-таки обидно пренебрегать грандиозной мощью стихии. Сейчас интерес к использованию ветра резко возрос. Своеобразной тому иллюстрацией может служить тот факт, что ныне появились грузовые океанские суда, снабженные самыми современными двигателями и… полным парусным оснащением, которым управляет бортовая ЭВМ. Как ни парадоксально, но теперь об этом древнейшем помощнике человека мы вспоминаем в основном только при перечислении нетрадиционных источников энергии.
В ветре заложена энергия движения. И хотя потенциальные резервы ее огромны, она, к сожалению, очень нестабильна и зависит от многих факторов, в том числе от скорости ветра и плотности воздуха. Ясно, что чем сильнее дует ветер, тем больше в нем заключено энергии. Как же укротить ее, как поставить на службу людям? Тут, повторяем, много разных предложений. Но вот реально действующие ветровые энергетические установки, применяемые, скажем, на отгонных пастбищах, по сути дела повторяют принцип, заложенный в старинных ветряных мельницах.
Ветровая энергостанция с крыльчатыми двигателями эффективна при скорости ветра в диапазоне между 10 и 14 м/с. Ветер слабее — эффективность снижается, сильнее — тоже снижается. Ну, а в те дни, когда скорость меньше 6 м/с, толку от станции никакой. Немало здесь и технических сложностей.
Для размещения ветродвигателя с крыльчаткой необходимых размеров нужна соответствующая мачта. Например, станция мощностью 2000 кВт должна иметь пропеллер диаметром 57 м, а наиболее подходящей высотой башни будет 60 м. Понятно, такая башня, на которой размещен агрегат массой в десятки тонн, сооружение дорогостоящее. Кроме того, чтобы постоянно держать пропеллер по направлению к ветру, требуется сложная регулирующая система. Правда, ветроэнергетический агрегат может быть выполнен и с вертикальной осью, то есть с лопастями, лежащими в горизонтальной плоскости. При этом упрощается конструкция опорной башни, работа двигателя не зависит от направления ветра. И, что немаловажно, генератор может быть размещен прямо на земле. В результате подобные установки обходятся в 5—7 раз дешевле традиционных пропеллерных.
Но ветер ветру рознь. Иногда он набирает такую неимоверную мощь, что становится стихийным бедствием, приносит неисчислимые потери. Речь об ураганах. Люди надолго запоминают их губительный напор и даже дают им имена собственные. Но оказывается, есть проекты использования и этой колоссальной энергии. Идея представляется в таком виде. На пути наиболее частого прохождения ураганов воздвигают стену, покрытую частыми отверстиями, ведущими в постепенно сужающиеся тоннели. Перед выходом из каждого тоннеля установлены турбины. Ураганный ветер, встретив на своем пути такую преграду, устремится в тоннели, сожмется в плотные струи и поступит на лопасти турбин, которые преобразуют энергию урагана в энергию электрического тока. Авторы проекта считают, что мощность подобной станции может достигать полумиллиона киловатт. Но это, конечно, в ураганные дни, а их не так уж и много. Что же делать, когда нет урагана? Изобретатели утверждают, что для дела годятся и обычные бури. Мощность станции, разумеется, резко снизится. Однако поскольку она будет оснащена аккумуляторами энергии, то очередной ураган возместит все «недополученное».
А вот не столь поражающий воображение, но куда более реальный вариант преобразования энергии ветра. Ученые Массачусетского института в США предложили смонтировать вдоль восточного побережья океана, где почти непрерывно дуют сильные ветры, около 15 тысяч гигантских ветроагрегатов с колесами диаметром 60 м. Получаемую электроэнергию можно использовать в подводных установках для электролиза воды и получения водорода, который по трубопроводу поступит на берег и будет служить топливом для двигателей внутреннего сгорания.
Можно создать и искусственный ветер. Например, используя ту самую тягу, которая действует в печных или заводских трубах. Так, над большой круглой теплицей установили 200-метровую трубу, в которой на высоте 10 м смонтировали воздушную турбину с электрогенератором. Солнце нагревает воздух внутри теплицы, покрытой специальной пластиковой пленкой, и он мощным потоком устремляется в трубу, вращая турбину. Особенно сильно температура воздуха повышается в солнечные дни, и тогда циклон развивает на электрогенераторе 100 кВт. Но даже в пасмурную погоду тепла и тяги хватает для выработки электрической энергии. Мощность такой установки, подобной действующей в Испании с 1981 года, может быть после соответствующих конструктивных усовершенствований многократно увеличена.
Советские специалисты считают наиболее целесообразным симбиоз солнечных и ветровых установок. Тогда энергетические возможности возрастают в 1,5—2 раза, значительно повышается устойчивость энергоснабжения в пасмурные дни и ночные часы. Такие разработки сейчас ведутся, и уже получены обнадеживающие экспериментальные результаты.