Ветряная турбина – это большое вращающееся устройство, преобразующее энергию ветра в механическую энергию. Затем эту механическую энергию можно использовать для простых механических задач, таких как вращение больших колес для измельчения зерна, и в этом случае ветряная турбина называется ветряная мельница. Его также можно использовать в качестве источника электроэнергии либо для ближайшего приложения, либо после передачи по высоковольтным линиям к центральной распределительной станции, в этом случае она называется ветрогенератором.
Ветряная турбина использовалась на протяжении веков в форме ветряной мельницы. Во многих частях мира до сих пор широко используются турбины для измельчения зерна и перекачки воды. Ветряные мельницы позволяют людям, не имеющим доступа к электрическим насосам, получать воду глубоко под уровнем грунтовых вод, помогая обеспечить доступ к чистой воде и защититься от болезней, передающихся через воду.
В последние годы ветряная турбина в качестве электрогенератора стала использоваться в качестве значительного источника энергии. выработка электроэнергии во всем мире. Глобальный переход от ископаемого топлива к более устойчивым формам энергии, энергия ветра стала важным игроком. Он относительно доступен, может использоваться во многих регионах мира и может быть весьма эффективным. Хотя ветряные генераторы вызывают некоторые экологические проблемы, они, как правило, незначительны, и во всем мире за счет использования энергии ветра производится более 120 гигаватт (ГВт) электроэнергии.
Сами турбины можно разделить на две отдельные группы: ветряные турбины с горизонтальной осью (HAWT) и ветряные турбины с вертикальной осью (VAWT). Большинство турбин, которые люди привыкли видеть, представляют собой HAWT, основанные на знакомой конструкции ветряной мельницы. Современные HAWT обычно имеют три лопасти и устанавливаются на вершине огромных башен, чтобы поднять их на высоту, где сдвиг ветра намного выше.
Большинство HAWT управляются компьютерами, чтобы автоматически поворачиваться к ветру, чтобы максимально использовать любой присутствующий ветер. HAWT не требуют какого-либо обратного хода, поскольку их лопасти всегда движутся перпендикулярно ветру. В результате все время вращения они вырабатывают электроэнергию, в отличие от VAWT. Однако транспортировка HAWT невероятно дорога, поскольку они огромны, и обычно 20% общей стоимости тратится только на транспортировку. Кроме того, их высота может сделать их эстетически неприятными, а установка — сложный, дорогостоящий и трудоемкий процесс.
С другой стороны, у ветряной турбины с вертикальной осью (VAWT) вал вращателя торчит прямо в воздух, а фольга улавливает ветер и вращает весь вал. Самый распространенный тип — это ветряная турбина Дарье, которая выглядит примерно как большая взбивалка для яиц. Для VAWT требуется гораздо меньшая высота, их транспортировка и установка намного дешевле, и они могут производить электроэнергию при гораздо более низкой скорости ветра, чем HAWT. Однако их общая эффективность составляет примерно 50% от эффективности HAWT, и, поскольку они находятся ниже земли, скорость ветра у них, как правило, гораздо ниже.
В дополнение к двум основным типам ветряных турбин, которые составляют подавляющее большинство турбин в мире, существует также ряд нестандартных конструкций. Как правило, это разновидности HAWT или VAWT, такие как аэрогенератор или турбина с ротором с канальным ротором. Еще более странные варианты, такие как ветряная турбина на магнитной подушке и бортовая ветряная турбина, также были предложены, а в некоторых случаях с ними проводились эксперименты. Однако большинство альтернативных конструкций еще не получили широкого коммерческого признания.