Путешествуя на самолете над Европой в хорошую погоду, можно увидеть огромные пространства, занятые ветровыми турбинами: в первую очередь, над Германией, Данией, Голландией. Здесь в некоторых районах ветроэнергетика достигает уже 10% от общего производства энергии. Между тем, в наши дни инженеры используют ветер в так называемом приземном слое атмосферы, в котором сила трения оказывает максимальное воздействие. Поэтому эффективными ветряные электростанции могут быть только в районах с традиционно сильными ветрами. В основном это морские побережья и горные области.
Намного эффективнее было бы использовать энергию так называемых струйных течений.
Струйное течение – это узкая и длинная зона сильных ветров, возникающая в диапазоне высот от 6 до 12 км. Ширина этой «воздушной реки» составляет обычно 100-200 км, а длина 1000 – 2000 км, то есть это протяженное и относительно узкое течение. Скорости ветра на оси струи обычно составляют около 30 м/с, но нередко достигают 50, а в экстремальных случаях 100 м/с. На границах струйного течения возникают резкие перепады скорости, или так называемые сдвиги ветра – именно из-за них формируется интенсивная турбулентность, вызывающих болтанку воздушных судов.
Струйные течения образуются в разные регионах планеты, но чаще всего там, где в тропосфере возникают крупномасштабные и значительные перепады температуры: то есть во фронтальных зонах, или в области сходимости крупных воздушных течений. Наиболее устойчивая «воздушная река» - субтропическое струйное течение, которое проходит примерно по 30 градусам северной и южной широты, опоясывая весь земной шар. Перепад температуры и плотности который формируется между северными и южными областями, является движущей силой струйного течения, которое в 80% случаев направлено с запада на восток.
Общая ветровая энергия атмосферы оценивается в 4 ТВт (терраватт) в год. При этом около 90% энергии ветра формируется в слое от 1 до 11 км. Получается, что энергетический потенциал струйных течений огромен: почти в 100 раз больше гидроэнергетического потенциала рек всего мира. Вот только извлечь эту огромную энергию достаточно сложно.
Тем не менее, в США, России, Германии, Франции и Японии существуют проекты специальных дюралевых турбин (чем-то напоминающих авиационные), предназначенных для генерации электроэнергии в свободной атмосфере. Эти турбины соединяются с наземной станцией специальным тросом, по которому происходит управление турбиной и передача генерируемой ею электроэнергией. Поднимается турбина за счет двигателя, обеспечивающего тягу. Аэродинамическая форма двигателя способствует возникновению
Некоторые из этих проектов уже инвестированы – в первую очередь в США. Считается, что даже 1% от ветровой энергии всей атмосферы обеспечит порядка 10% всех энергопотребностей человечества. Однако, существуют и скептические оценки данных проектов – прежде всего, Германии. Немецкие специалисты считают, что создать ветровые двигатели с высоким коэффициентом полезного действия мало реально.
