Многие реки создают постоянный и достаточно мощный ток воды, чтобы вращать турбины гидроэлектростанций. Полезной энергией обладают также ветер, волны и приливы - но «добыть» ее несколько сложнее.

Крыльчатые ветряные мельницы строили в Персии (нынешнем Иране) еще в
VI веке нашей эры. В отличие от тех, что впоследствии получили распространение на Западе, их крылья вращались вокруг вертикального вала на горизонтальных подпорках. Жернова в основании вала перемалывали зерно в муку. Первое упоминание о ветряной мельнице в Европе относится к местности в графстве Саффолк, Англия.

Ранние европейские ветряки принадлежали к типу, известному как «поворотная мельница». Крылья вращались в почти вертикальной плоскости, а корпус мельницы держался на центральном столбе. Сзади выдавался длинный рычаг (правило, или хвост), которым всю мельницу ворочали (поворачивали) по ветру, когда он менял направление. В более поздних, «шатровых» мельницах (по-английски называемых «голландками») поворачивался только верх, или колпак.

Со временем придумали, как использовать мельницы и для других задач - например, поднимать мешки с зерном. Изобретательные голландцы научились с их помощью осушать земли. Ветряк передавал движение водяному колесу, которое вычерпывало воду или гнало ее по каналу с поля. Но у ветряных мельниц был большой недостаток: когда ветер утихал, они останавливались.


Ветроэнергетика не загрязняет ни воздух, ни воду. Но чтобы сравняться по выработке с дымящей ТЭЦ, ветротурбин нужно очень много. Их противники считают, что «ветряные фермы» портят ландшафт.

Ветряные насосы

В некоторых частях света зерно и поныне мелют на ветряных мельницах. В отдаленных районах многих стран (например, ЮАР и Австралии) ветряные насосы идеально справляются с водоснабжением там, где нет централизованных источников электроэнергии. Установка высотой около 10м с ветроколесом до 4 м в поперечнике с 18-20 стальными лопастями может подавать с глубины 40 м до 7000 л воды в час. Вертикальный поворотный ветрячок (виндроза) удерживает ветроколесо лицом к ветру, а при слишком сильном ветре отворачивает его в сторону, чтобы не повредить механизм.

Ветрогенераторы

В наши дни многие выступают за широкое внедрение ветроэнергетики, поскольку это экологически чистый процесс, не требующий топлива. Ветродвигатели, соединенные с электрогенераторами, работают сегодня повсюду - от Северной Америки до Крыма.

Ротор диаметром 50 м может генерировать 1 мегаватт (1 млн. ватт) электроэнергии, так что теоретически тысяча таких установок заменяет одну обычную крупную электростанцию. В некоторых странах построены целые поля ветротурбин, но у них сразу появились противники, утверждавшие, что «ветряные фермы» (англ, wind farms) уродуют ландшафт. Тем не менее, суммарная установленная мощность ВЭС (ветроэлектростанций) в мире на начало XXI века составила более 4 тыс. мегаватт (МВт), в ряде стран они вносят ощутимый вклад в национальный энергобаланс, а небольшие ветроэнергоустановки (ВЭУ) остаются дешевым и удобным источником энергии для малых потребителей.






В отличие от большинства других, эта ВЭУ с вертикальной осью вращения не требует переориентировки при смене ветра.

Все дома частично обогреваются солнцем, но есть проекты, позволяющие максимально использовать этот даровой источник энергии и таким образом значительно снизить плату за отопление. В таких домах установлены большие окна на стороне, освещаемой полуденным солнцем, и намного меньшие окна на противоположной, более прохладной стороне. В некоторых домах жалюзи из теплоизолирующих материалов закрываются на ночь, что позволяет сохранить большую часть тепла, накопленного за день. Это — пассивная солнечная технология.

Солнечная энергия может также использоваться для водяного отопления домов. Лучи солнца нагревают воду внутри плоских коллекторных панелей, поглощающих (в отличие от радиаторов отопления) излучение для нагрева воды. Эти панели обычно устанавливают на крыше дома под углом, чтобы улавливать максимальное количество прямых солнечных лучей. Холодная вода протекает через панели и нагревается поглощенным ими солнечным светом.





При прямом солнечном отоплении лучи нагревают помещение. Чем больше площадь попадания света, тем больше улавливается энергии.



Работающий на энергии Солнца автомобиль "Санрейсер" победил во всемирных гонках 1987 г., пройдя 3138 км со скоростью 67 км/ч.

Электричество в районах

В некоторых отдаленных районах большие батареи солнечных элементов обеспечивают большую часть необходимой бытовой электроэнергии, которая используется для зарядки батарей, работающих в ночное время.

Солнечные элементы очень надежны. После установки они практически не нуждаются в уходе и могут годами работать без обслуживания. В Великобритании есть маяки, работающие в автоматическом режиме от солнечных элементов. Батареи таких элементов используются также в ряде автоматических метеостанций, расположенных вдоль побережья и в море.

Электроэнергия, получаемая от солнечных элементов, зависит не от тепла, а от света. Благодаря этому посадочный радиомаяк мощностью 360 кВт может работать на солнечной энергии в условиях мерзлоты на Аляске. Начиная с 1960-х годов, батареи фотоэлектрических элементов используются для производства электроэнергии для спутников связи. Новейшие батареи такого типа будут установлены на борту космической станции США "Фридам", планируемой к запуску на орбиту в начале века. В заоблачной вышине эта станция с помощью восьми панелей крыльевого типа будет преобразовывать солнечный свет в 75 кВт электроэнергии.

В следующем столетии проект использования солнечной энергии, предложенный американским инженером Питером Глейзером, может обеспечить нас энергией из космоса. По замыслу автора, должны быть запущены 40 солнечных орбитальных электростанций (СОЭ), оснащенных огромными батареями солнечных элементов. Полученная энергия будет преобразовываться в пучки микроволн, посылаемых на приемные станции на Земле. Там микроволны будут преобразованы обратно в электричество. По мнению Европейского управления космических исследований, 40 СОЭ могли бы обеспечить 25 % потребности Европейского сообщества в электроэнергии к 2040 году.
К сожалению, птицы и неметаллические самолеты просто сгорят при попадании на них мощных пучков микроволновой энергии, посылаемых СОЭ. Однако многие ученые убеждены, что большая часть необходимой нам энергии в будущем будет поступать от таких космических электростанций.



В следующем веке СОЭ могут помочь удовлетворить наши энергетические потребности. Огромные батареи солнечных элементов будут преобразовывать солнечный свет в электричество. Полученная энергия будет направляться на Землю в виде пучков микроволн.




Солнечный модуль, состоящий из ряда кремниевых фотоэлектрических элементов, последовательно соединенных друг с другом для увеличения напряжения, получаемого при попадании на них солнечного света. Стандартный модуль этого типа вырабатывает максимум 2 ампера при напряжении 17 вольт, а получаемая мощность равна 34 ватта.

Солнце —лишь одна из миллиардов звезд, но оно -источник энергии для всего живого и для самой Земли. Его энергии, поступающей на планету за 4 О минут, достаточно, чтобы удовлетворить энергетические потребности всех землян в течение года.

Солнечное излучение

Около 30 % солнечного излучения отражается атмосферой Земли, а еще 20 % поглощается. В результате, лишь 50 % его достигает поверхности нашей планеты, но это эквивалентно всей энергии, вырабатываемой примерно 170 миллионами самых мощных электростанций мира.

Многие лесные пожары возникают в жару по вине солнечного света, сфокусированного капельками утренней росы. Еще в 400 г. до н. э. греки научились использовать энергию Солнца для разжигания костров с помощью наполненных водой стеклянных шаров. К 200 г. до н. э. похожий способ с использованием вогнутых зеркал для фокусировки солнечных лучей стали применять и в Китае.

В современной бытовой солнечной печи сфокусированные лучи солнца разогревают пищу. Вместо вогнутого зеркала в некоторых таких печах используют ряд плоских отражателей, установленных под углом и направленных на место размещения пищи.
Подобный принцип применяется и в солнечных плавильных печах. Печь в Монлуи (Франция) — это многоэтажное сооружение, одна сторона которого выложена отражателями в форме вогнутого зеркала. В фокусе перед этим зеркалом находится плавильная камера, разогреваемая солнцем до температуры 3000 °С — достаточной для плавления большинства металлов.


Солнечная печь в Монлуи (французские Пиренеи). Следящие за солнцем зеркала отражают свет на полированную поверхность параболического отражателя. Он направляет энергию на печь, которая может разогреться до температуры 3000°С.