1. Вітроенергетика

Повітряні потоки на Землі можна вважати невичерпними джерелами енергії. Останнім часом багато країн збільшують використання вітроенергетичних установок. Найбільше їх в країнах Західної Європи, так, Данія отримує 25% споживаної енергії з вітру. Принцип роботи вітроенергетичної установки дуже простий – це, по суті, вентилятор навпаки. Якщо електродвигун вентилятора обертає його лопасті, створюючи потік повітря, то у вітрогенераторі потік повітря (вітер) обертає лопасті, приводячи в рух генератор електричного струму. На рис.3.11.1 наведено загальний вигляд сучасної вітротурбіни Т 600-48 потужністю 600 кВт, яка починає працювати при швидкості вітру 3,5 м∕с і розрахована на максимальну швидкість вітру 65 м∕с. Діаметр ротора 48 м, висота 60 м.

Потужність вітрогенератора визначається наступним чином. Якщо за час повітряний потік масою при швидкості повністю віддасть свою кінетичну енергію вітрогенератору, то виконана робота дорівнює зміні кінетичній енергії від до нуля, і тоді потужність потоку повітря становить

. (3.11.1)

Виділимо потік повітря у вигляді циліндра, де площа його основи дорівнює площі обертання лопастей. Тоді маса повітря густиною в об’ємі такого циліндра дорівнює:

. (3.11.2)

В свою чергу, об’єм такого циліндра з твірною довжиною , яка є його висотою, знаходиться як добуток площі його основи на цю висоту:

. (3.11.3)

За час вітер з швидкістю пройде відстань , так що

. (3.11.4)

Послідовно підставивши останні формули в 3.8.1, отримаємо, що потужність повітряного потоку, який приводить в рух вітрогенератор, дорівнює

. (3.11.5)

При густині повітря та швидкості вітру лопасті радіуса , обертаючи генератор, будуть забезпечувати потужність 600 кВт.

2. Альтернативна гідроенергетика

Приливні електростанції

Внаслідок гравітаційної взаємодії між Землею і Місяцем в океанах двічі на добу викають приливи і відливи, при яких коливання рівня води може досягати 13 метрів. Тому, якщо такий рівень зберегти у водосховищі, перекритим греблею, а потім, під час відпливу, воду направити на турбіни, то це і буде приливна гідроелектростанція. Щоб забезпечити неперервність роботи такої приливної гідроелектростанції, частина енергії станції затрачається на закачування у водосховище додаткової кількості води. Тому такі приливні гідроелектростанції називають акумулюючими.

Найбільша у світі приливна електростанція Ля Ранс, гребля якої показана на рис 3.11.2, знаходиться у Франції. 24 турбіни цієї станції забезпечують потужність 240 МВт.

Хвильові електростанції

Електростанції такого типу використовують енергію морських або океанських хвиль. Перша у світі хвильова комерційна електростанція потужністю 2,25 МВт була збудована в Португалії в 2008 р. Така станція являє собою послідовно з’єднані плавучі багатотонні циліндри, які можуть вільно коливатись відносно місць їх з’єднань, як вказано на рис.3.11.3. Набігаючи, хвилі піднімають і опускають ці циліндри. Основна конструкторська трудність –знайти найбільш ефективний спосіб передачі енергії коливних рухів циліндрів генератору електричного струму, який позначений буквою Г на рис.3.11.3. На хвильовій станції у Пуртугаліїї коливний рух циліндрів приводить у дію гідравлічні насоси, які створюють потік рідини (масла), що обертає турбіну електрогенератора.