Енергія з повітря!

Літаки з гвинтами та вертольоти літають, відкидаючи від себе повітря. Вітряки теж справно махають лопатями, але нікуди не літають, хоча мають гвинт. Повітря, переміщаючись щодо нерухомого повітряного гвинта, саме обертає його. Так виробляється енергія з повітря.

Сьогодні часто можна побачити родичів вітряків – вітроелектростанцій. Висотою понад 100 м, вони стоять, групами і поодинці, виробляючи енергію з повітря. Багато країн, наприклад, США та Німеччина, добувають таким чином енергію з повітря і хочуть незабаром повністю позбутися атомних електростанцій.

Вітроелектростанції в основному ділять на два типи - з горизонтальною віссю обертання гвинта і з вертикальною. Найбільшого поширення має перший тип вітроелектростанцій. Вітроколеса можуть мати різну кількість лопатей – три, дві і навіть... одну, врівноважену противагою!

На вершині вежі вітроелектростанції розміщується машинне відділення. Воно має розміри пристойної квартири і важить приблизно 100 т. Там розміщуються машини для перетворення обертання на електроенергію, і, таким чином, видобутку енергії з повітря. Так як лопаті крутяться повільно - 30-40 оборотів за хвилину, а вал генератора повинен мати не менше 1500-1800 оборотів за хвилину, між ними розміщується передача, що підвищує, - мультиплікатор вагою близько 10 т.

Звичайно, вітряк виробляє дарову енергію з повітря, але вітер дме не завжди, а якщо дме, то з різною силою. Як наслідок, потужність вітроелектростанції далеко не стала, що не можна віднести до її переваг. Тому, коли дозволяють можливості, вітряки об'єднують у мережі, найчастіше із загальною енергосистемою країни чи району.

А що робити при частому штилі? Тоді потрібна дизель-електрична установка, яка запускається при штилі автоматично. Але часто запускати таку установку не вигідно. Тому використовують різні види акумуляторів енергії, отриманої з повітря – електрохімічні, як у автомобілях, маховичні, конденсаторні. Електрохімічні запасають значну енергію, але недовговічні, погано працюють у морози та мають малий ККД. Конденсатори довговічні, але також дорогі, а енергії запасають у сотні разів менше (на одиницю маси), ніж електрохімічні. Маховичні накопичувачі енергоємні, довговічні, мають високий ККД... Але, добрий маховичний накопичувач із малими внутрішніми втратами дуже дорогий. Як можна застосувати маховичний накопичувач для отримання енергії з повітря?

Від вітроколеса довгий вал йде вниз і через підвищуючу передачу, наприклад ланцюгову, обертає генератор з маховиком, що сидить на його валу, або навіть супермаховиком. Маховик поміщений у корпус, з якого викачано повітря для зниження втрат енергії на обертання. Маховик розганяється під час поривів вітру та віддає енергію під час пауз. Якщо вежа електростанції дуже висока, то генератор зв'язується електропроводами із генератором маховика, утворюючи так званий електричний вал. Звичайний вал тоді не потрібен. Розрахунки, проведені фахівцями з вітроенергетики, показали, що в більшості випадків достатньо запасу енергії в маховику на 5–6 хвилин роботи вітроелектростанції на повній потужності. Тоді дизель-електричну установку доведеться запускати вкрай рідко.

Якщо є вертикальний вал, а він майже завжди присутній на вітряках середньої потужності, то з його нижньою частиною можна без будь-якого мультиплікатора безпосередньо з'єднати мішалку Джоуля, яку легко приготувати, наприклад, з великої 200-літрової бочки. Ця мішалка перетворює механічну енергію на теплову. При обертанні вітроколеса вода в мішалці, що перемішується лопатями, нагрівається. Гаряча вода по патрубках може прямувати в батареї опалення будинків або для інших цілей.