Массовое использование энергии ветра и ветродвигателей может дать то изобилие дешёвой электроэнергии во всех уголках нашей страны, которое необходимо для удовлетворения производственных и бытовых потребностей людей.
Отечественные учёные и конструкторы сделали большой вклад как в теорию ветротехники, так и в дело разработки оригинальных конструкций ветродвигателей.
Передовая наука и техника подошли вплотную к освоению неисчерпаемых запасов энергии ветра.
Применение ветродвигателей в сельском хозяйстве.
Современные ветродвигатели являются вполне совершенными энергетическими установками. При их помощи от непостоянного ветра можно получить полезную энергию для механизации разнообразных производственных процессов.
Современные ветродвигатели выгодно отличаются от других энергетических установок тем, что не требуют топлива. Это имеет исключительное значение для тех районов нашей страны, где запасы местного топлива невелики.
Так, эксплуатация быстроходных ветроэлектрических станций в хозяйствах Северного морского пути показала, что в условиях Крайнего Севера ветроэлектростанции с успехом могут обеспечивать выработку почти всей необходимой энергии. Топливные двигатели пускались в работу лишь при ремонтах ветродвигателей.
Ветросиловые установки нужно использовать в первую очередь там, где производственные процессы без ущерба допускают перерывы, которые могут быть вызваны периодами штиля, слабого ветра или бурь. К таким производствам относится большинство сельскохозяйственных работ: водоснабжение, переработка зерна, приготовление корма, молотьба, осушение заболоченных земель, орошение, механизация разнообразных кустарных производств и промыслов.
Эффективность использования ветродвигателей в сельском хозяйстве была отмечена ещё в 1918 году, когда было дано указание Академии Наук использовать водные силы и ветряные двигатели вообще и в применении к земледелию.
В постановлении Совета Министров Союза ССР и ЦК ВКП(б) от 18 апреля 1949 года о трёхлетнем плане развития общественного и совхозного продуктивного животноводства также указывалось на большое хозяйственное значение ветродвигателей для механизации трудоёмких сельскохозяйственных работ.
Известно, что наиболее трудоёмкой работой на животноводческой ферме является обеспечение животных водой.
Ветронасосные установки с успехом могут использоваться для механизации сельскохозяйственного водоснабжения. До 75 процентов необходимой для этого энергии может быть получено от ветра.
Простейшая и оправдавшая себя ветронасосная установка сельскохозяйственного типа состоит из многолопастного ветродвигателя с диаметрами ветровых колёс 5 и 8 метров, трансмиссия которого соединяется со штангой насоса простого действия. Насос опущен в трубчатый или шахтный колодец. Цилиндр насоса прикрепляется к нижнему концу колонны нагнетательных труб, которая подвешивается к переходной коробке, установленной на дне насосной шахты. От переходной коробки вода по трубопроводу, проложенному в земляной траншее, подаётся в бак водонапорной башни. Отсюда она по разводящей трубе поступает к водоразборным колонкам или к автопоилкам в помещениях для скота.
Утеплённый водонапорный бак вместимостью до 25 кубических метров является неотъемлемой частью любой ветронасосной станции сельскохозяйственного типа. При помощи водонапорного бака не только создаётся необходимый запас воды на периоды безветрия, но и регулируется потребление воды. Одновременно в водонапорном баке хранится необходимый запас воды для противопожарных мероприятий.
Без водонапорного бака любая ветронасосная установка не может бесперебойно снабжать потребителей водой.
Для механизации водоснабжения применяется многолопастный ветродвигатель мощностью до 2,5 лошадиной силы. Ветровое колесо этого ветродвигателя состоит из 18-24 металлических лопастей. Для поворота ветрового колеса на ветер ветродвигатель снабжён хвостом. Число оборотов регулируется автоматически - выводом ветрового колеса из-под ветра за счёт смещения его оси относительно оси башни. Такой ветродвигатель может поднимать воду на высоту до 70 метров; его средняя производительность - до 3-3,5 кубического метра в час.
Для более высокого (до 120 метров) подъёма воды предназначается многолопастный ветродвигатель на 6 лошадиных сил с диаметром ветрового колеса 8 метров. Этот ветродвигатель имеет вертикальный вал, который внизу соединяется с универсальной приводной лебёдкой. При помощи этой лебёдки можно качать воду поршневым насосом и через ременную передачу приводить в движение различные кормоприготовительные машины, жерновую мельницу, центробежный насос, четырёхконную молотилку и другие машины, потребляющие мощность до 6 лошадиных сил.
Ветродвигатель с диаметром ветрового колеса 8 метров может обслужить и группу машин, которые в этом случае подключаются к шкиву приводной лебёдки через контрпривод.
Ветровое колесо у такого ветродвигателя устанавливается на ветер при помощи хвоста, а число оборотов регулируется путём частичного вывода ветрового колеса из-под ветра при помощи боковой лопаты.
При работе с жерновой мельницей этот ветродвигатель может в час переработать на муку до 200 килограммов зерна. Если же его соединить с центробежным насосом, можно полить 5-6 гектаров овощных культур, при подъёме воды на высоту до 10 метров.
Для подъёма воды из буровых скважин и колодцев используется ветронасосная установка, многолопастный ветродвигатель которой укрепляется на крыше металлической водонапорной башни вместимостью до 20 кубических метров воды. Приводная штанга ветродвигателя напрямую соединяется с поршнем насоса, установленным в колодце.
Опыт использования ветродвигателей в сельском хозяйстве показывает, что они окупают себя в течение первого же года работы.
Большое количество воды в сельском хозяйстве требуется для полива растений, особенно в районах с недостаточным увлажнением почвы. В этих районах, как правило, дуют сильные ветры. В период засухи ветер обычно усиливается. Это даёт возможность использовать энергию ветра для механического орошения.
Великий русский учёный К. А. Тимирязев придавал большое значение ветродвигателям в борьбе с засухой.
В 1893 году он писал: «Если голландцы при помощи своих ветряков борются с океаном, превращая море в сушу, если в наших городах различные ветряные двигатели качают воду в верхние этажи домов, почему бы тот же ветер не мог поднять воду со дна оврагов до уровня полей, почему не заставить его возвратить корням воду, которую он отнял у растений».
Значительный интерес для использования в сельском хозяйстве, особенно для механического орошения, представляет быстроходный трёхлопастный ветродвигатель с нормальной мощностью до 14 лошадиных сил. Крылья этого ветродвигателя имеют стабилизаторы для регулирования числа оборотов ветрового колеса. Академик А. Н. Костяков подсчитал, что ветронасосная установка с таким ветродвигателем при работе с центробежным насосом может обеспечить орошение огородных культур на площади до 17 гектаров.
Большое значение для механизации укрупнённых сельскохозяйственных предприятий имеет мощный быстроходный ветродвигатель с нормальной мощностью до 27 киловатт. Поворот головки с ветровым колесом у него производится при помощи виндроз.
Ветродвигатели с успехом могут использоваться для силового обслуживания и других трудоёмких работ в сельском хозяйстве, а также для электрификации в районах, где среднегодовые скорости ветра выше 4,5 метра в секунду.
Для освещения небольших построек (клубов, школ, помещений для скота, железнодорожных построек, казарм и т. п.) и для зарядки аккумуляторов автомобилей, радио и телефона применяются ветроэлектрические двигатели мощностью до 100 ватт. Они могут питать также местные радиоузлы. Большое значение имеют эти ветродвигатели для снабжения электроэнергией различных экспедиций и изыскательных партий.
Таковы широкие возможности использования ветроэлектрических установок.