Vēja enerģijas vēsture un attīstība: no vējdzirnavām līdz turbīnai

Šodien vēja enerģija Tas ir viens no visvairāk izmantotajiem atjaunojamās enerģijas avotiem pasaulē. Tā tehniskā attīstība pēdējo desmitgažu laikā ir ievērojami progresējusi, un tā ir viena no efektīvākajām tehnoloģijām tīras enerģijas ražošanā. Vēja izmantošana ir tikpat sena kā cilvēces vēsture. Pirmās liecības par vēja enerģijas izmantošanu ir datētas ar 3000. gadu pirms mūsu ēras, kad Nīlā tika izmantoti buru kuģi, un XNUMX. gadsimtā pirms mūsu ēras Hamurabi valdīšanas laikā Babilonā, kur vējdzirnavas Viņi ļāva sūknēt ūdeni apūdeņošanai. Šajā rakstā mēs izpētīsim vēja enerģijas vēsturi no tās pirmsākumiem līdz tās attīstībai mūsdienās.

Vēja enerģijas izcelsme un vēsture

Vēja enerģijas izmantošana vēsturē ir dokumentēta dažādos laikos un civilizācijās. Viens no pirmajiem vēja izmantošanas veidiem kā enerģijas avots bija navigācija un jūras tirdzniecība. Jau senajā Ēģiptē pa Nīlu kuģojušo kuģu buras izmantoja vēja spēku, lai kustētos. Līdzīgi senajā Mezopotāmijā tika uzbūvētas pirmās apūdeņošanas sistēmas, kurās ūdens sūknēšanai izmantoja dzirnavas. Mūsu ēras 1000. gadā vējdzirnavas jau bija izplatītas Tuvajos Austrumos un sāka izplatīties Eiropā viduslaikos. Viens no pazīstamākajiem piemēriem ir holandiešu vējdzirnavas, ko izmanto purvu un lagūnu nosusināšanai, kā arī graudu malšanai. Šie daudzu asmeņu dzirnavas Tās bija lielas un lēnas struktūras, taču tās izrādījās būtiskas lauksaimniecības un ekonomikas attīstībā. Āzijas kontinentā, īpaši Ķīnā ap 200. gadu pirms mūsu ēras, jau bija reģistrēta vējdzirnavu izmantošana tādiem uzdevumiem kā ūdens sūknēšana no akām. Šīm Ķīnas dzirnavām bija vertikālās ass struktūra, kas atšķīrās no Rietumu horizontālo asu modeļiem. Tikmēr Persijā dzirnavas tika izmantotas arī graudu apūdeņošanai un malšanai, demonstrējot vēja kā enerģijas avota priekšrocību plašo izmantošanu un agrīnas zināšanas.

Vēja enerģijas renesanse un industriālā revolūcija

Līdz ar rūpnieciskās revolūcijas atnākšanu 19. gadsimtā interese par vēja enerģiju mazinājās, jo ogles un nafta kļuva par dominējošiem enerģijas avotiem. Tomēr vējdzirnavas pilnībā neizzuda. Vietās, kas bija tālu no lielajām pilsētām, īpaši laukos, dzirnavas joprojām izmantoja dažādu uzdevumu veikšanai. Amerikas Savienotajās Valstīs, daudzu asmeņu dzirnavas Tie kļuva populāri 1887. gadsimta beigās, īpaši lauku rietumu reģionos ūdens sūknēšanai. Šīs vējdzirnavas ar vienkāršu, bet efektīvu konstrukciju kalpoja par pamatu pirmajiem vēja elektroenerģijas ģeneratoriem, kas tika projektēti XNUMX. gadsimta sākumā. Viens no svarīgākajiem sasniegumiem notika XNUMX. gadā, kad Čārlzs F. Brush uzbūvēja to, kas tiek uzskatīts par pirmo vēja turbīna, kas ražo elektrību. Šī turbīna bija liela izmēra ar 144 ciedra koka rotora lāpstiņām, un, lai gan tās efektivitāte bija ierobežota, tā bija pagrieziena punkts virzībā uz elektroenerģijas ražošanu, izmantojot vēja enerģiju.

Pirmās vēja turbīnas un 20. gs

1931. gadsimta pirmajā pusē vēja turbīnu dizaina attīstība bija lēna, bet ievērojama. 100. gadā Jaltā tika izstrādāta vēja turbīna ar 1930 kW jaudu, kas tam laikam bija nozīmīgs rādītājs. Tomēr tikai pagājušā gadsimta trīsdesmitajos un četrdesmitajos gados ASV lauku apvidos sāka ieviest vēja ražošanu ar vējdzirnavām, kas nodrošināja elektrību fermām un mājām. Ziemeļamerikas ražotājs Jacobs 1940. gadsimta 3. gados ieviesa vēja turbīnas, lai ražotu elektroenerģiju lauku apvidos ar jaudu 1930 KW. Šis dizains ļāva nogādāt elektroenerģiju attālās vietās bez pieslēgšanas tradicionālajam elektrotīklam. 1940. gadā pirmais lielas vējdzirnavas Vermontā, ASV, ar ražošanas jaudu tuvu 1 MW. Pēc Otrā pasaules kara vēja enerģijas izmantošana ievērojami samazinājās. Lēta piekļuve naftai un lielu fosilo kurināmo spēkstaciju pieaugums nozīmēja, ka investīcijas vēja tehnoloģijās tika krasi samazinātas. Vairākas desmitgades vēja enerģija palika otrajā plānā, līdz ģeopolitiskie notikumi un ekonomiskās pārmaiņas to atkal izvirzīja uzmanības centrā.

Naftas krīze un vēja enerģijas atdzimšana

Nākamais nozīmīgais pavērsiens vēja enerģijas vēsturē notika 1970. gados naftas krīze Tas uzsvēra pasaules atkarību no fosilā kurināmā un pavēra durvis ilgtspējīgāku alternatīvu izstrādei. Vēja enerģija atkal kļuva par dzīvotspējīgu risinājumu, un vairākās valstīs sāka izstrādāt pētniecības programmas, meklējot tīrākus enerģijas avotus. Dānija izcēlās attīstībā modernas vēja turbīnas 1980. gados un kļuva par pasaules līderi iekārtu ražošanā un eksportā. Šie sasniegumi ļāva ievērojami samazināt ražošanas izmaksas un palielināt konkurētspēju enerģijas tirgū. XNUMX. gadsimta sākumā vēja enerģija jau bija ieguvusi atbilstošu lomu globālajā enerģētikas panorāmā. Tika izstrādātas lielākas un efektīvākas vēja turbīnas gan krastā, gan jūrā, lai palielinātu ražošanu apgabalos ar pastāvīgu vēju. Kompozītmateriālu izmantošana un lāpstiņu aerodinamiskā konstrukcija arī ievērojami uzlaboja šo ierīču efektivitāti.

Vēja enerģijas pieaugums 21. gadsimtā

2019. gadsimta pirmajās divās desmitgadēs vēja enerģija ir piedzīvojusi nepieredzētu uzplaukumu. Daudzās valstīs tas ir pārspējis elektroenerģijas ražošanu tradicionālajās fosilā kurināmā ražotnēs, ievērojami palīdzot samazināt siltumnīcefekta gāzu emisijas. 564. gadā Starptautiskā atjaunojamās enerģijas aģentūra (IRENA) ziņoja, ka pasaulē uzstādītā vēja enerģijas jauda sasniedza 5 GW, kas ir aptuveni XNUMX% no pasaules elektroenerģijas. Mūsdienās arvien lielākas un jaudīgākas vēja turbīnas tiek uzstādītas ārzonas projektos, kur vēja apstākļi ir labvēlīgāki. Šīs iekārtas var radīt milzīgu daudzumu elektroenerģijas, kas ir pietiekami, lai darbinātu visas pilsētas. Tādas valstis kā Vācija, Ķīna un Amerikas Savienotās Valstis ir vadījušas lielu vēja parku ieviešanu gan uz sauszemes, gan jūras ūdeņos. Vēja enerģija ir izrādījusies viena no daudzsološākajām tehnoloģijām nākotnē attiecībā uz ilgtspējību un tīru enerģijas ražošanu. Tā kā tehnoloģijas turpina uzlaboties un ražošanas izmaksas samazinās, vēja enerģijai, visticamāk, arī turpmāk būs izšķiroša nozīme XNUMX. gadsimta pārejā uz enerģiju. Pieaugot pieprasījumam pēc atjaunojamiem enerģijas avotiem, vēja enerģijai ir gaiša nākotne kā vienam no vadošajiem enerģijas avotiem pasaulē.