История и эволюция ветроэнергетики: от ветряной мельницы к турбине

Сегодня энергия ветра Это один из наиболее часто используемых возобновляемых источников энергии в мире. Ее техническое развитие значительно продвинулось за последние десятилетия, и она является одной из наиболее эффективных технологий производства чистой энергии. Использование ветра так же старо, как история человечества. Первые свидетельства использования энергии ветра относятся к 3000 году до нашей эры, когда на Ниле использовались парусные корабли, и к XNUMX веку до нашей эры во время правления Хаммурапи в Вавилоне, где ветряными мельницами Они позволяли качать воду для орошения. В этой статье мы рассмотрим историю ветроэнергетики, от ее зарождения до ее эволюции сегодня.

Происхождение и история ветроэнергетики

Использование энергии ветра в истории документировано в разные времена и цивилизации. Одним из первых способов использования ветра в качестве источника энергии было судоходство и морская торговля. Паруса кораблей, плававших по Нилу в Древнем Египте, уже использовали силу ветра для перемещения. Точно так же в древней Месопотамии были построены первые ирригационные системы, в которых для перекачки воды использовались мельницы. К 1000 году нашей эры ветряные мельницы уже были распространены на Ближнем Востоке и начали распространяться в Европе в средние века. Одним из самых известных примеров являются голландские ветряные мельницы, используемые для осушения болот и лагун, а также для измельчения зерна. Эти многолопастные мельницы Это были крупные и медленные структуры, но они сыграли основополагающую роль в развитии сельского хозяйства и экономики. На азиатском континенте, особенно в Китае, около 200 г. до н. э., уже было зафиксировано использование ветряных мельниц для таких задач, как откачка воды из колодцев. Эти китайские мельницы имели конструкцию с вертикальной осью, которая отличалась от западных моделей с горизонтальной осью. Между тем, в Персии мельницы также использовались для орошения и измельчения зерна, что свидетельствует о широком использовании и раннем понимании преимуществ ветра как источника энергии.

Возрождение ветроэнергетики и промышленная революция

С наступлением промышленной революции в 19 веке интерес к энергии ветра ослаб, поскольку уголь и нефть стали преобладающими источниками энергии. Однако ветряные мельницы не исчезли полностью. В местах, удаленных от крупных городов, особенно в сельской местности, мельницы по-прежнему использовались для различных задач. В Соединенных Штатах многолопастные мельницы Они стали популярны в конце 1887 века, особенно в сельских западных регионах для перекачки воды. Эти ветряные мельницы простой, но эффективной конструкции послужили основой для первых ветряных генераторов электроэнергии, спроектированных в начале XNUMX века. Одно из самых важных достижений произошло в XNUMX году, когда Чарльз Ф. Браш построил то, что считается первым ветряная турбина, производящая электроэнергию. Эта турбина была большого размера, со 144 лопастями ротора из кедрового дерева, и, хотя ее эффективность была ограничена, она стала важной вехой на пути к производству электроэнергии с помощью энергии ветра.

Первые ветряные турбины и 20 век

В первой половине 1931-го века прогресс в проектировании ветряных турбин был медленным, но заметным. В 100 году в Ялте была разработана ветряная установка мощностью 1930 кВт, значительная для того времени цифра. Однако только в 1940-х и 3-х годах ветроэнергетика начала внедряться в сельских районах США, когда ветряные мельницы обеспечивали электричеством фермы и дома. Североамериканский производитель Jacobs в 1930-х годах стал пионером в производстве ветряных турбин для выработки электроэнергии в сельской местности мощностью 1940 кВт. Эта конструкция позволила подавать электроэнергию в отдаленные места без необходимости подключения к традиционной электрической сети. В XNUMX году первый большие ветряные мельницы в Вермонте, США, с генерирующей мощностью около 1 МВт. После Второй мировой войны использование энергии ветра значительно сократилось. Дешевый доступ к нефти и появление крупных электростанций, работающих на ископаемом топливе, означали, что инвестиции в ветровые технологии резко сократились. В течение нескольких десятилетий ветроэнергетика оставалась на втором плане, пока геополитические события и экономические изменения не вернули ее в центр внимания.

Нефтяной кризис и возрождение ветроэнергетики

Следующая важная веха в истории ветроэнергетики произошла в 1970-е годы. нефтяной кризис Это подчеркнуло зависимость мира от ископаемого топлива и открыло двери для разработки более устойчивых альтернатив. Энергия ветра снова стала жизнеспособным вариантом, и в нескольких странах начали разрабатываться исследовательские программы в рамках поиска более чистых источников энергии. Дания выделяется в развитии современные ветряные турбины в течение 1980-х годов и стала мировым лидером в производстве и экспорте оборудования. Эти достижения позволили существенно снизить себестоимость продукции и повысить конкурентоспособность на энергетическом рынке. В начале XXI века ветроэнергетика уже приобрела важную роль в глобальной энергетической панораме. Более крупные и эффективные ветряные турбины, как наземные, так и морские, были разработаны для максимизации производительности в районах с постоянными ветрами. Использование композиционных материалов и аэродинамическая конструкция лопастей также значительно повысили эффективность этих устройств.

Развитие ветроэнергетики в 21 веке

В течение первых двух десятилетий XXI века ветроэнергетика пережила беспрецедентный бум. Во многих странах оно превзошло производство электроэнергии на традиционных электростанциях, работающих на ископаемом топливе, что внесло значительный вклад в сокращение выбросов парниковых газов. В 2019 году Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA) сообщило, что мировая установленная мощность ветровой энергии достигла 564 ГВт, что составляет около 5% мировой электроэнергии. Сегодня все более крупные и мощные ветряные турбины устанавливаются на морских проектах, где ветровые условия более благоприятны. Эти объекты могут генерировать огромное количество электроэнергии, достаточное для питания целых городов. Такие страны, как Германия, Китай и США, возглавили строительство крупных ветряных электростанций как на суше, так и в морских водах. Энергия ветра оказалась одной из наиболее многообещающих технологий будущего с точки зрения устойчивости и производства экологически чистой энергии. Поскольку технологии продолжают совершенствоваться, а производственные затраты снижаются, энергия ветра, вероятно, продолжит играть решающую роль в энергетическом переходе XNUMX века. Учитывая растущий спрос на возобновляемые источники энергии, ветроэнергетика имеет блестящее будущее как один из ведущих источников энергии в мире.