Ветряные двигатели пропеллерного типа горизонтального вращения по праву сегодня считаются самыми эффективными ветряными двигателями. Именно они применяются в широкомасштабном производстве ветроэнергетических установок по всему миру. На самом деле, коэффициент использования ветряного потока этих ветряных двигателей намного выше, чем у ветряных двигателей вертикального вращения любых модификаций и типов.

Для изготовления ВЭУ нет сомнений в грамотности выбранного типа ветряных двигателей ни у производителей ВЭУ, ни у экспертов по ветроэнергетике. Но являются ли выпускаемые сегодня ВЭУ продукцией 21 века? Ведь принцип применения энергии ветра сегодняшних ВЭУ своими корнями уходит в далекое прошлое. В действительности используется принцип работы ветряных мельниц, изобретенных еще в средние века. Можно ли считать этот принцип работы ВЭУ технологиями 21 века?

Да, с применением современных технологий и материалов производители ветряных установок довели ветряные «средневековые мельницы» до совершенства. Да, современные ВЭУ могут преобразовать на 50% кинетическую энергию ветряного потока в электрическую. Если сравнивать ветряные мельницы и современные ВЭУ, то виден несомненный прогресс, но кардинальных изменений в технологии применения ветра не случилось.

Сегодня максимально эффективные усовершенствованные ветряные двигатели горизонтального вращения могут применять кинетическую энергию потока ветра только на 50%. Кажется, что развитие ветроэнергетики достигло пика, и альтернативы для сегодняшних ВЭУ не существует. Но это не так. Потенциал развития ветроэнергетики отнюдь не исчерпан. Нужно только принципиально изменить технологию применения энергии ветра, оставить в прошлом метод работы ветряных мельниц и перейти к наиболее эффективной технологии применения ветряной энергии – технологи «рукотворного смерча».

Все знают, какой разрушительной и страшной силой обладает смерч даже маленького размера. Он обладает невероятной кинетической энергией, а это только ветер, скрученный в спираль. В естественных условиях он возникает неожиданно, а потом также неожиданно исчезает. Применять его мощнейшую энергию мы не имеем возможности, но мы, наверняка, можем сделать установку, порождающую внутри себя смерч, и, таким образом, мы можем применять его мощь и силу для получения электрической энергии. Для формирования «рукотворного смерча» необходимо, чтобы были соблюдены два условия: разогнать, а потом закрутить поток воздуха в определенной точке. Разогнать поток воздуха в несколько раз можно при помощи диффузора.

Согласно расчетам, если отношение площади вершины к основанию диффузора составляет 1-10, то поток воздуха убыстряется в 4,6 – 5,6 раз, это будет зависеть от угла наклона стенок диффузора. Возьмем условно площадь основания диффузора, которое направлено в сторону потока воздуха, 10 м², а вершину диффузора, которая направлена на рабочую поверхность ветряного колеса, площадью 1 м², и получим следующие результаты. Если скорость ветра на входе в диффузор 5 м/с, то на выходе скорость ветра будет составлять 25 м/с (данные расчеты получены в Мурманском Государственном Техническом Университете). Другими словами, разогнать поток воздуха в несколько раз можно. Итак, первое условие для образования «рукотворного смерча», является выполнимым. Второе условие – закрутить внутри установки поток воздуха. Для этого надо установить правильно боковые стенки диффузоров.

Расположив правильно по всей окружности ветряного колеса диффузоры, мы закрутим внутри установки поток воздуха. Диффузоры в виде раструбов прямоугольной формы располагаются по всей окружности ветряного колеса основанием (широкой частью), а вершиной (узкой частью) направляют на рабочую поверхность лопасти ветряного колеса и вплотную к ней примыкают. Диффузоры, находящиеся в таком положении, дают возможность использовать в одинаковой степени потоки воздуха с любого направления, по всей окружности ветряного колеса, при этом увеличивая саму площадь используемого потока воздуха в несколько раз, а значит и мощность ветряного двигателя.

Устанавливаются диффузоры неподвижно, они представляют собой одну конструкцию, а внутри нее устанавливается ветряное колесо.

При любом направлении потока ветра работают одновременно сразу три диффузора, увеличивая, таким образом, мощность ветряного двигателя. Данный ветродвигатель является просто базовой моделью совершено новой технологии в ветроэнергетике, его еще нужно довести до совершенства. Но и в данном виде ветряной двигатель может преобразовывать кинетическую энергию в электроэнергию более чем на 90%.

Благодаря данной форме ветряного колеса, поток воздуха движется внутри установки по наружному радиусу с большой скоростью, причем через длинный рычаг момент страгивания колеса облегчен вначале вращения.

Чтобы ответить на вопрос о конкурентных преимуществах представленного ветряного двигателя, начнем с недостатков ВЭУ современного типа. Рассмотрим для примера Германию, как самую продвинутую страну мира по производству электрической энергии современными ВЭУ. С какими сложностями столкнулась эта страна в связи с переходом на возобновляемые источники производства электроэнергии. О чем умалчивают производители ВЭУ и о чем не желают говорить экологи, которых спонсируют производители ВЭУ.

Под лопастями ВЭУ каждый год погибают десятки тысяч птиц. В районе ветряных парков в Германии исчезли полностью многие виды птиц. Несомненно, исчезновение птиц приведет к нарушению равновесия природного баланса в районах ветряных парков. В Германии под площади ветряных парков выделяют большие территории, и с каждым годом количество ветряных парков увеличивается. Масштабное применение ВЭУ действует негативно не только на окружающую природу, но и на людей, которые живут рядом с ветропарком.

В природные ландшафты никак не вписываются стометровые конструкции с огромными крутящимися лопастями. Люде не желают жить по соседству с промышленной зоной. А круглосуточный шум (больше 100 децибел на одну установку, а их десятки) вынуждает людей (особенно пожилых) покидать привычные места и уезжать дальше от ветряных парков. Многие жители сельских областей сначала охотно сдавали свои земельные территории в долгосрочную аренду для расположения объектов ветроэнергетики. Аренда земли для одной ВЭУ составляет 2-3 тысячи евро ежегодно, но скоро люди поняли свою ошибку. Многие арендодатели не смогли жить рядом с ВЭУ, и им пришлось покинуть свои места. Среди населения Германии становится все больше протестов против возведения ВЭУ и это лишь начало. Этот вопрос мы рассмотрим во второй части статьи.