История и еволюция на вятърната енергия: от вятърната мелница до турбината

Днес вятърна енергия Това е един от най-използваните възобновяеми енергийни източници в света. Неговото техническо развитие напредна значително през последните десетилетия, като е една от най-ефективните технологии в генерирането на чиста енергия. Използването на вятъра е старо колкото историята на човечеството. Първите доказателства за използването на вятърна енергия датират от 3000 г. пр. н. е., когато са били използвани ветроходни кораби по Нил, и от XNUMX век пр. н. е. по време на управлението на Хамурапи във Вавилон, където вятърни мелници Разрешиха изпомпване на вода за напояване. В тази статия ще изследваме историята на вятърната енергия, от нейния произход до нейната еволюция днес.

Произход и история на вятърната енергия

Използването на вятърна енергия в историята е документирано в различни времена и цивилизации. Едно от първите приложения на вятъра като източник на енергия е навигацията и морската търговия. Платната на корабите, които са плавали по Нил в древен Египет, вече са се възползвали от силата на вятъра, за да се движат. По подобен начин в древна Месопотамия са изградени първите напоителни системи, които използват мелници за изпомпване на вода. До 1000 г. сл. н. е. вятърните мелници вече са често срещани в Близкия изток и започват да се разпространяват в Европа през Средновековието. Един от най-известните примери са холандските вятърни мелници, използвани за пресушаване на блата и лагуни, както и за смилане на зърно. Тези многоостриеви мелници Те бяха големи и бавни структури, но се оказаха основополагащи за развитието на земеделието и икономиката. На азиатския континент, особено в Китай около 200 г. пр. н. е., вече е регистрирано използването на вятърни мелници за задачи като изпомпване на вода от кладенци. Тези китайски мелници имат структура с вертикална ос, която се различава от западните модели с хоризонтална ос. Междувременно в Персия мелниците са били използвани и за напояване и смилане на зърно, което показва широкото използване и ранното познаване на предимствата на вятъра като източник на енергия.

Ренесансът на вятърната енергия и индустриалната революция

С настъпването на индустриалната революция през 19 век интересът към вятърната енергия намаля, тъй като въглищата и петролът се наложиха като преобладаващи енергийни източници. Вятърните мелници обаче не са изчезнали напълно. На места, далеч от големите градове, особено в селските райони, мелниците все още се използват за различни задачи. В Съединените щати, многоостриеви мелници Те стават популярни в края на 1887 век, особено в селските западни райони за изпомпване на вода. Тези вятърни мелници с проста, но ефективна структура послужиха за основа на първите вятърни електрически генератори, проектирани в началото на XNUMX-ти век. Един от най-важните постижения се случи през XNUMX г., когато Чарлз Ф. Бруш построи това, което се смята за първото вятърна турбина, генерираща електричество. Тази турбина беше голяма по размер, със 144 роторни лопатки от кедрово дърво и въпреки че ефективността й беше ограничена, тя беше крайъгълен камък в напредъка към генерирането на електричество чрез вятърна енергия.

Първите вятърни турбини и 20 век

През първата половина на 1931-ти век напредъкът в дизайна на вятърните турбини беше бавен, но забележим. През 100 г. в Ялта е разработена вятърна турбина с мощност 1930 kW, значителна цифра за онова време. Въпреки това, едва през 1940-те и 3-те години на миналия век вятърното производство започва да се прилага в селските райони на САЩ с вятърни мелници, осигуряващи електричество на ферми и домове. Северноамериканският производител Jacobs е пионер в производството на вятърни турбини за генериране на електричество в селските райони с капацитет от 1930 KW през 1940-те години на миналия век. През XNUMX г. първият големи вятърни мелници във Върмонт, САЩ, с генериращ капацитет близо 1 MW. След Втората световна война използването на вятърна енергия претърпя значителен спад. Евтиният достъп до петрол и възходът на големи електроцентрали, базирани на изкопаеми горива, означават, че инвестициите във вятърни технологии бяха драстично намалени. Няколко десетилетия вятърната енергия остана на заден план, докато геополитическите събития и икономическите промени не я върнаха отново в светлината на прожекторите.

Петролната криза и възраждането на вятърната енергия

Следващият важен етап в историята на вятърната енергия се случи през 1970-те години на миналия век петролна криза Той подчерта зависимостта на света от изкопаемите горива и отвори вратата за разработването на по-устойчиви алтернативи. Вятърната енергия отново се появи като жизнеспособна опция и в няколко държави започнаха да се разработват изследователски програми като част от търсенето на по-чисти енергийни източници. Дания се откроява в развитието на модерни вятърни турбини през 1980-те години на миналия век и стана световен лидер в производството и износа на оборудване. Този напредък позволи значително намаляване на производствените разходи и по-голяма конкурентоспособност на енергийния пазар. В началото на XNUMX-ви век вятърната енергия вече е придобила важна роля в глобалната енергийна панорама. По-големи и по-ефективни вятърни турбини, както на сушата, така и в морето, бяха разработени, за да се увеличи максимално производството в райони с постоянни ветрове. Използването на композитни материали и аеродинамичният дизайн на лопатките също значително подобри ефективността на тези устройства.

Възходът на вятърната енергия през 21 век

През първите две десетилетия на 2019 век вятърната енергия преживя безпрецедентен бум. В много страни то е надминало производството на електроенергия от традиционните инсталации за изкопаеми горива, допринасяйки значително за намаляването на емисиите на парникови газове. През 564 г. Международната агенция за възобновяема енергия (IRENA) съобщи, че глобалният инсталиран капацитет за вятърна енергия е достигнал 5 GW, което представлява около XNUMX% от световната електроенергия. Днес все по-големи и по-мощни вятърни турбини се инсталират в офшорни проекти, където вятърните условия са по-благоприятни. Тези съоръжения могат да генерират огромни количества електричество, достатъчно за захранване на цели градове. Държави като Германия, Китай и Съединените щати водят внедряването на големи вятърни паркове, както на сушата, така и в офшорни води. Вятърната енергия се доказа като една от най-обещаващите технологии за бъдещето по отношение на устойчивостта и генерирането на чиста енергия. Тъй като технологиите продължават да се подобряват и производствените разходи намаляват, вятърната енергия вероятно ще продължи да играе решаваща роля в енергийния преход на XNUMX-ви век. С нарастващото търсене на възобновяеми източници вятърната енергия има светло бъдеще като един от водещите източници на енергия в световен мащаб.