– Stonehedge

Ветер является одним из тех ресурсов, который окружает нас всегда и повсюду. Это один из наиболее дружественных к окружающей среде альтернативных источников энергии и существующий тысячи лет.

Этот источник энергии имеет множество вариантов использования, с некоторыми из них вы знакомы, с другими не очень. Итак, давайте рассмотрим 5 вариантов разумного использования энергии ветра:

1) Генерирование энергии с помощью турбин.

Ветровые турбины устанавливаются для улавливания силы ветры и для преобразования её в энергию. Это может быть в широком масштабе, например, ветровые турбины, имеющие место на фермах, либо в меньшем масштабе, например, индивидуальные ветровые турбины, которые используются людьми для генерирования энергии для дома. Коммерческие компании также желают извлечь выгоду от использования ветра.

Например, компания «Sam’s Club» была первым розничным торговцем, о котором сообщалось, что она использует «значительное» количество собственных микро ветровых турбин.

Комментарий к видео:

Интервью вице-президента «Energy Walmart&Sam’s Club», Ким Сейлорс-Ластер

2) Автомобили на энергии ветра.

Вы, вероятно, слышали об этом недавно. Машина, приводимая в действие ветровой установкой (использующая кайты, т.е. надувной управляемый змей) проехала 3100 миль по Австралии.

Хотя она не на 100% приводилась в действие ветром, она служила хорошим примером того, как машины могут приводиться в действие с использованием альтернативных источников энергии.

Она использовала сочетание ветра, кайта и аккумуляторов. В целом машина предположительно использовала энергии на 10$-15$ для всего путешествия в 3100 миль. Заметим, это совсем даже не плохо!

Комментарий к видео:

На дороге – «Wind Explorer»

3) Приводимые в действие ветром/кайтом грузовые суда.

Другой удивительный пример использования энергии ветра может быть обнаружен у компании «Cargill». Компания «Cargill» привнесла и расширила инновационную идею установки большого кайта на один из своих грузовых судов для того, чтобы использовать энергию ветра и таким образом, снизить потребление топлива и выхлопы CO2.

Естественно, ветер использовался сотни и тысячи лет для мореплавания с помощью этой «энергии» и для меньших кораблей, но в наши дни он используется также как вспомогательный источник энергии для грузовых судов.

Вы можете взглянуть на небольшой видеоролик этой инновационной конструкции, уменьшающей выхлопы (см. ссылку на ролик в источнике).

4) Виды спорта, использующие энергию ветра.

В течение многих, многих лет ветер использовался для приведения в действие нашей любви к спорту, как буквально, так и метафорически. Всё, от простого запуска воздушного змея до мореплавания, кайт-сёрфинга, дельтапланеризма, парасейлинга, катания на лыжах с использованием ветра и многого другого.

Комментарий к видео:

Видеоролик о видах спорта, использующих ветер

5) Водяные насосы, использующие энергию ветра.

Использование ветра для помощи в откачке воды из-под земли не является чем-то новым. Но тем не менее, это очень полезное и иногда очень необходимое средство, когда речь идёт о некоторых сообществах и государствах. Использование энергии ветра имеет смысл, особенно когда речь идёт о работе, связанной с откачкой воды.

Наш природный волшебник без рук, без ног ворота отворяет, силен, могуч, гоняет стаи туч. И это только «цветочки»! который постоянно движется параллельно земной поверхности, под силу всё и даже больше. Очень важно, что он представляет собой энергии. Как человек использует ветер? Все уже наверняка догадались, что речь идет именно о нем.

Приносит то прохладу, то тепло

Человек ценит силу ветра с незапамятных времен. Еще до наступления нашей эры природный помощник «гнал» по рекам и морям лодки, качал воду для орошения полей, перемалывал зерна. В итоге совершались географические открытия, колосились угодья, наполнялись мукой закрома.

Однажды человек разумный придумал, как превратить ветер в электрическую энергию, кардинально изменив условия своего существования. Ниже мы подробно поговорим о том, как человек использует ветер, но для начала отдадим должные почести самому «летучему голландцу».

Не будь движения воздуха, жаркие страны превратились бы в адскую сковороду, холодные - заледенели окончательно и бесповоротно. Но наш славный помощник «разбавляет» крайности, принося прохладу и тепло туда, где о них мечтают, как о Ветер, как непослушных барашков, гоняет по небу вечные облака. Так по земному шару распределяются осадки - дождь, снег.

Двусторонняя связь

Как возникает ветер? Земной шар окружает атмосфера - мощный живительный газовый слой (воздух), который имеет вес и давит на поверхность планеты и на все предметы на ней. Это давление распределяется неравномерно, в зависимости от степени прогрева земли солнечными лучами.

«Батарея» литосферы чем-то напоминает квартирную (поймет почти каждый: вверху горячая, внизу холодная, в середине - «так себе»). В глобальном варианте все гораздо сложнее: важен угол наклона потоков тепла от светила (падают ли они прямо или касаются земной поверхности вскользь), а также характер подстилающей поверхности (суша, море, лес, поле, равнина, горы).

Под влиянием двусторонней взаимосвязи «давление-нагрев» воздух обретает знакомые людям черты непостоянства: теплый движется вверх, холодный - вниз. Одновременно «летучий чертенок» шарахается вправо и влево (из чем больше разница, тем сильнее ветер). Обсудим, как человек использует ветер, движение воздуха.

Скачок в развитии цивилизации

Говоря научным языком, на Земле непрерывно идут процессы вертикального и горизонтального перемещения воздушных масс. Муссоны, пассаты, бризы (виды ветров) таят много возможностей. Человек понял: грех ими не воспользоваться. И приступил к обузданию непокорного подарка природы - изобрел парус.

Вот пример того, как человек использует ветер, точнее использовал. Древние египтяне вели активную торговлю с соседними государствами. Нил бороздили загруженные товарами и трофеями, к числу которых относились рабы. Можно представить тоскливые взгляды невольников, устремленные в небо. Наполненные ветром огромные плотные куски светлой ткани на мачте казались им черными.

Пользовались парусом жители восточного побережья Средиземного моря финикийцы. «С ветерком» добравшись до места впадения Нила в межматериковую водную жемчужину, они открыли для себя «египетский рынок сбыта» товаров, нашли, что купить у партнеров. Позже могучий «гоняльщик туч» помог представителям Финикии обогнуть Африку. Так постепенно расширялись горизонты развития цивилизации.

Все перемелется

Моря и океаны - главные просторы обитания ветра: «гуляке» есть где разогнаться, куда свернуть. На суше ему тесновато. Но человека разумного этим не напугать: за тысячелетия до наступления новой эры существовали ветряные колеса (главная деталь мельницы). На земном шаре найдутся аэродинамические механизмы для измельчения зерна возрастом в 3000 лет (Александрия).

О том, как люди используют силу ветра, рассказывает богатая мукомольная история человечества. За две сотни лет до н. э. в Персии работали с вертикальной осью вращения (в Китае они появились еще раньше). Мы привыкли к изображениям мельницы с крыльями в виде огромного осевого вентилятора. Движение вертикальных лопастей напоминало кружение юлы.

Их делали из камыша, который закрепляли на раме. Мельницу обносили стеной: атмосферный «бродяга» ударялся об нее и «отскакивал» в нужном направлении. При помощи ветряных колес вавилоняне осушали болота (откачивали воду). История хранит сведения о существовании маслобоен, лесопилен, бумагоделен, работающих при помощи ветра. При изучении фактов, как человек использует ветер (движение воздуха), мельница оказывается далеко не «одинокой».

На большом воздушном шаре

Мы уже упоминали, что нагретый воздух устремляется вверх. Осознав это, люди решили использовать это свойство в своих целях: из плотной ткани сшили огромный воздушный шар с отверстием внизу, через которое наполнили его горячим воздухом.

Экспериментаторы братья Монгольфье проделали это в 1783 году. В привязанную к шару корзину посадили домашнюю живность. Первые «шаронавты» - уточка, петушок-золотой гребешок и барашек, некоторое время парили в небесной синеве, после чего благополучно приземлились. Вскоре на шаре стали поднимать в воздух человека. Говоря о том, как человек использует ветер (движение воздуха), воздушный шар обойти вниманием невозможно.

В помощь наблюдателям

Послужили людям во многих отраслях деятельности. Благодаря им они смогли осматривать окружающие территории с высоты птичьего полета (в военных целях это особенно важно), составлять планы местности. Появились первые воздушные путешественники.

В августе 1887 года русский ученый-химик Дмитрий Менделеев, занимавшийся изучением свойств газов и жидкостей, а также верхних слоев атмосферы, на аэростате, наполненном водородом, поднялся вверх, чтобы наблюдать за солнечным затмением. Дело было в 18 верстах от Клина. Полет шара вызвал огромный интерес у современников.

Летал 53-летний светила науки один. Шар не смог подняться на нужную высоту, но почти на 4 километра (3,8) взмывал. Облака заслоняли солнце, однако Менделеев умудрился частично изучить солнечную корону.

Можно ли управлять ветром?

Воздушный шар управлению человеком не подчиняется, зато полностью послушен ветру. Ученые согласиться с таким положением дел не могли. Они изобрели рычаги управления (руль и Так появились аэростаты. Только воздух свои позиции сдает неохотно. Вот и Менделеева через 100 километров атмосферный «шалун» приземлил там, где Дмитрий Иванович «сесть» и не гадал: в имении писателя Салтыкова-Щедрина, между Калязином и Переславлем-Залесским.

В ходе изучения вопроса, как человек использует ветер (движение воздуха), вентилятор упоминается в таком контексте: будет ли двигаться лодка, если парус наполнить мощным искусственным воздушным потоком? Одни высказывают такое предположение: если вентилятор установлен внизу (т. е. наполняет парус снизу), импульс потока воздуха направляется под углом к горизонту и, отражаясь от паруса, тоже горизонтален, то поплывет. Другие говорят: для однозначного ответа на вопрос нужен эксперимент в идеальных условиях.

Природному «братцу» идеальные условия ни к чему. Он живет себе на просторе, служит людям, время от времени проявляя свой непокорный нрав. Полемизируя на тему «Как человек использует ветер?», люди все чаще говорят о том, что этот дар природы используется недостаточно широко, спектр применения будет расширяться.

Одним из распространенных применений ветра было и остается использование его для движения парусных судов. В целом все типы парусных судов достаточно похожи, почти все они (за исключением роторных, использующих эффект Магнуса) имеют минимум одну мачту для содержания парусов, такелаж и киль. Однако парусные суда не очень быстрыми, путешествия через океаны длятся несколько месяцев, а обычными проблемами является попадание в штиль на длительный период или отклонения от курса из-за шторма или ветры неудобной направлении. Традиционно, из-за длительности путешествий и возможные задержки, важной проблемой было обеспечение корабля пищей и питьевой водой. Одним из современных направлений развития движения судов с помощью ветра является использование больших воздушных змеев.

Хотя современные самолеты пользуются собственным источником энергии, сильные ветры влияют на скорость их движения. В случае же легких и безмоторных летательных аппаратов, ветер играет главную роль в движении и маневрировании. Направление ветра обычно является важным при взлете и посадки летательных аппаратов с неподвижными крыльями, отчего взлетно-посадочные полосы проектируются с учетом направления преобладающих ветров. Хотя взлет по ветру иногда является допустимым, обычно этого не рекомендуется делать через эффективность и соображения безопасности, а лучшим всегда взлет и посадка против ветра. Попутный ветер увеличивает необходимые для взлета и торможения расстояния и уменьшает угол взлета и посадки, через что длина взлетно-посадочных полос и препятствия с ними могут стать ограничивающими факторами. В отличие от летательных аппаратов тяжелее воздуха, аэростаты имеют гораздо большие размеры, и поэтому гораздо больше зависят от движения ветра, имея в лучшем случае ограниченной способностью двигаться относительно воздуха.

Источник энергии

Первыми начали применять ветер как источник энергии сингалы, обитавших около города Анурадхапура и в некоторых других районах Шри-Ланки. Уже около 300 года до н. н.э. они использовали муссонные ветры для разжигания печей. Первое воспоминание о применении ветра для выполнения механической работы найдено в работе Герона, который в 1 веке н. э сконструировал примитивный ветряк, снабжавший энергию для органа. Первые настоящие ветряки появились около 7 века в регионе Систан на грани Ирана и Афганистана. Это были стрижке с вертикальной осью, имевших 6-12 лопастей, сделанных из рисовых матов, и застовувалися для молотиння зерна и помпування воды. Обычнее теперь ветряки с горизонтальной осью начали застовуватися для обмолота зерна в Северо-Восточной Европе с 1180-х годов.

Современная ветроэнергетика сосредотачивается прежде всего на получении электроэнергии, хотя незначительное количество ветряков, предназначенных для выполнения механической работы непосредственно, все еще существует. По состоянию на 2009 год, в ветроэнергетике было сгенерировано 340 ТВт / ч энергии, или около 2% ее мирового потребления. Благодаря существенным государственным субсидиям во многих странах, это число увеличилось примерно вдвое за предыдущие три года. В нескольких странах ветроэнергетика уже сейчас составляет довольно весомую долю всей электроэнергетики, в частности 20% в Дании и по 14% – в Португалии и Испании. Все коммерческие ветрогенераторы, что застовуються сейчас, построено в виде наземных башен с горизонтальной осью генератора. Однако, поскольку скорость ветра заметно возрастает с высотой, существует тенденция увеличения высоты башен и разрабатываются методы получения энергии с помощью мобильных генераторов, установленных на крупных воздушных змеях.

Отдых и спорт

Ветер играет важную роль во многих популярных видах спорта и развлечений, в частности таких как дельтапланеризм, парапланеризм, полеты на воздушных слоях, запуск воздушных змеев, сноукайтинг, кайтсерфинг, парусный спорт и виндсерфинг. В планеризм, градиент ветра над поверхностью существенно влияет на взлет с земли и посадку планера. Если градиент очень большой, пилот должен постоянно регулировать угол атаки планера для избежания резких изменений в подъемной силе и потери стабильности аппарата. Кроме того, пилоты планеров часто используют градиент ветра на большой высоте для получения энергии для полета с помощью динамического парения.

Разрушительное действие

Сильные ветры способны вызвать значительные разрушения, объем которых зависит от скорости ветра. Отдельные порывы ветра могут розгойдовуваты плохо сконструированные подвесные мосты, а в случае совпадения частоты порывов с собственной частотой колебаний моста, мост может быть легко разрушены, как это случилось с мостом Такома-Нарроуз 1940 года. Уже ветры скоростью 12 м / с могут привести к повреждению линий электропередачи из-за падения на них сломанных ветвей деревьев. Хотя о каком дерево нельзя быть уверенным, что оно выдержит ветер ураганной силы, деревья с неглубоким корнем вырываются из смело гораздо легче, а хрупкие деревья, такие как эвкалипт или гибискус, легче ломаются. Ветры ураганной силы, т.е. скоростью свыше 35 м / с, наносят значительные повреждения легким и иногда даже капитальным строениям, разбивают окна и сдирают краску с машин. Ветры скоростью свыше 70 м / с способны разрушать уже практически любые здания, а зданий, способных выдержать ветер скоростью свыше 90 м / с, почти не существует. Так, некоторые шкалы скорости ветра, в частности шкала Саффира-Симпсона, предназначенные оценить возможный ущерб от ураганов.

Значение в мифологии и культуре

Во многих культурах ветер персонификувався в виде одного или многих богов, ему предоставлялись сверхъестественные свойства или приписывались причины несвязанных событий. Так, ацтекского бога ветра Еекатль уважали как одного из богов-творцов. Индуистский бог ветра Ваю играет важную роль в мифологии Упанишад, где есть отцом Бхимы и духовным отцом Ханумана. Главными богами ветра в древнегреческой мифологии были Борей, Нот, Евр и Зефир, отвечали, соответственно, северном, южном, восточном и западном ветрам, также с ветром ассоциировался Эол, господствовавший над ними. Греки также имели названия ветров промежуточных направлений и сезонных ветров, которых, в частности, было показано на Башне ветров в Афинах. Японский бог ветра Фудзин является одним из старейших богов традиции синто. По легенде, он уже существовал на момент создания мира и выпустил ветры из своей сумки для очищения мира от мглы. В скандинавской мифологии богом ветра был Нерда, а рядом с ним существовали четыре гномы: Нордри, Судри, Аустри и Вестри, отвечавших отдельным ветрам. В славянской мифологии богом ветра, неба и воздуха был Стрибог, дед и обладатель восьми ветров, отвечавших восьми главным направлениям.

Во многих культурах ветер также считался одним из нескольких стихий, в этом смысле его часто отождествляли с воздухом. Он присутствует в фольклоре многих народов, в литературе и других формах искусства. Он играет разные роли, часто символизируя свободу, необузданность или изменения.

Ветер также иногда считался и причиной болезней, так, по давнему украинскому поверью, ветер мог переносить злых духов, способных вызвать гостець.

Значение в истории

В Японии, камикадзе – «божественный ветер» – считался подарком богов. Именно так были названы два тайфуны, которые уберегли Японию от монгольского нашествия 1274 и 1281. Два другие известные штормы носят общее название «Протестантский ветер». Один из них задержал и значительно повредил корабли испанской «Непобедимой армады» во время нападения на Англию 1588 году, что привело к поражению армады и установления английского господства на море. Другой не дал английским кораблям возможность выйти из гаваней 1688 года, чем помог Вильгельму Оранскому высадиться в Англии и завоевать ее. Во время Египетской кампании Наполеона, французские солдаты значительно пострадали от пылевых бурь, которые приносил пустынный ветер хамсин: если местные жители успевали скрыться, необычные до сих ветров французы задыхались в пыли. Хамсин несколько раз останавливал битвы и в течение Второй мировой войны, когда видимость снижалась практически до нуля, а электрические разряды делали непригодными к использованию компаса.

Энергия ветра наиболее быстро растущий источник электроэнергии в мире.

Общая установленная мощность всех ветрогенераторов в мире составляет 432 гигаватта, что соответствует 3% всей произведенной энергии.

Использование энергии от ветра и превращение её в возобновляемые источники электроэнергии имеет много преимуществ. И хотя энергия ветра имеет долгую историю, начиная от 5000 до н.э., технология никогда не была более рентабельной, чем это прямо сейчас.

В самом деле, в последние месяцы многие государства используют этот способ получения электроэнергии.

В Дании это 42 % всего производимого электричества;

в Португалии - 27 %;

в Никарагуа - 20 %;

в Испании - 19 %.

Ветер является источником экологически чистой энергии, которая практически не имеет загрязняющих свойств или побочных эффектов.

Энергия от перемещения воздуха: неравномерность нагрева воды и земли создает ветер

Ветер - просто движение воздуха. Это вызвано неравномерностью нагрева земной поверхности солнцем потому, что поверхность земли состоит из различных видов земли и воды, она поглощает тепло солнца с разной скоростью. В течение дня воздух над землей нагревается быстрее, чем воздух над водой. Теплый воздух над землей расширяется и поднимается, а тяжелый, прохладный воздух устремляется и занимает свое место, создавая ветер. Ночью ветры меняются, потому что воздух охлаждается быстрее над сушей, чем над водой. При этом земля вблизи экватора Земли нагревается больше от солнца, чем Земля рядом с Северным и Южным полюсом.

Технологии ветрогенераторов

Технологии энергии ветра используют энергию ветра для практических целей, таких, как производство электроэнергии, зарядку батарей, откачку воды и помол зерна. Механическая или электрическая мощность образуется за счет кинетической энергии ветра. Количество энергии ветра пропорционально кубу его скорости, это означает, что доступная для ветрового генератора мощность увеличивает коэффициент мощности до восьми если удваивается скорость ветра.

Турбинные лопатки аналогичны лопастям на самолете. Турбины поворачиваются, когда лопасти создают силу от прохождения ветра. Это вращающееся действие поворачивает генератор, который создает электричество.

Поскольку скорость ветра обычно увеличивается с высотой над поверхностью земли (вследствие уменьшения трения с землей), ветровые турбины монтируются на башню, чтобы захватить больше энергии ветра. На высоте 30 метров или больше над землей ветер быстрее и более равномерен.

Технологии энергии ветра могут использоваться как отдельные приложения, подключенные к системе электрической сети. Автономные турбины обычно используются для перекачивания воды. Однако фермеры в ветреных областях также используют небольшие ветряные системы для выработки электроэнергии.

Конструкция ветродвигателя

Существуют различные стили и много различных размеров ветряных турбин для удовлетворения различных потребностей. Наиболее распространенным является стиль, где турбина с двумя или тремя лопастями располагается с подветренной стороны башни.

Существуют малые ветряные турбины используемые, например, для зарядки аккумуляторов на яхте 250 Вт мощностью и до 50 кВт турбины для молочных ферм и отдаленных деревень.

В процентном выражении энергия ветра в настоящее время является быстрорастущим источником в мире. Серьезные обязательства по сокращению углекислого газа способствовали развитию ветровой энергии в Европе, в то время как это возможность избежать постоянного импорта топлива в развивающиеся страны, как Индия.

Экономна ли энергия ветра

Энергия ветра является одним из самых доступных видов электроэнергии сегодня. Это . Во многих случаях это дешевле, чем традиционные виды топлива. Себестоимость этой энергии копейки за киловатт-час, цена, которая является конкурентоспособной с новыми газовыми электростанциями. Энергия ветра также производится без выбросов или отходов и используется если нет воды, что делает её главным выбором для нового производства электроэнергии.

Ветер представляет из себя перемещение воздушных масс из области высокого в область низкого атмосферного давления. Значение ветра в нашей жизни трудно недооценить. Вам понадобится просто вспомнить что: При отсутствии перемещения воздушных масс, испаряющаяся с водных поверхностей под действием солнца вода, так бы и висела над водоемами в виде туч и облаков. Соответственно, ветер выполняет самую важную роль в круговороте воды в природе, тем самым поддерживая жизнь на земле.

Перемешивая воздушные области и слои, ветер участвует в формировании однородного состава атмосферы на планете. Не секрет, что джунгли Амазонки называют «легкими планеты», поскольку там растениями вырабатывается основная часть кислорода атмосферы. Если бы ветер не выполнял функцию перемешивания, получились бы области с разным содержанием кислорода. В Амазонии был бы его переизбыток, а где-нибудь в Сибири было бы кислородное голодание. Скорее всего, это привело бы к тому, что жизнь на Земле пошла бы совершенно другими путями: другие растения, другие формы животного мира. Таким же образом, перемешивая воздух, ветер выравнивает состав воздуха в крупных городах, относя от них смог, дым и пыль, что значительно уменьшает влияние всевозможных патогенных факторов на жизнь человека.

Чтобы понять, как ветер помогает человеку, достаточно вспомнить, что сила ветра издревле используется человеком. Надувая паруса кораблей, ветер играл очень важную роль в изучении и освоении нашей планеты. Для использования силы ветра люди строили ветряные мельницы, чтобы перемалывать семена злаковых растений, далее употреблявшихся в пищу.

В настоящее время сила ветра используется через промежуточное преобразование ее в механическую энергию, для выработки электроэнергии. В труднодоступных районах, где отсутствуют линии электропередач, используются ветряные двигатели. Например, полярники для получения света и тепла используют именно силу ветра. Также ветер используется в авиации. Известно, что для создания дополнительной подъемной силы самолеты всегда взлетают против ветра. Также, используя попутный ветер, авиация экономит значительное количество топлива.

Важным фактором эрозии поверхности является именно ветер. При его помощи скальные породы планеты преобразуются в осадочные породы. Везде, где сейчас лежит песок, раньше были только горы. Формируя поверхность планеты, именно ветер привел ее к современному виду.

Отмечая, как ветер влияет на человека, следует вспомнить его главную роль в переносе на расстояния семян растений. Также, огромна роль ветра, как помощника в оплодотворении растений пыльцой. Принимая самое активное участие в жизни растений, ветер является главным фактором в жизни флоры планеты, которая является основным поставщиком энергии и строительных материалов. Трудно недооценить эстетическое значение ветра. Приятно ощущать в знойный летний день легкое освежающее прикосновение ветерка.