Производство энергии за счет ветра

Производство энергии за счет ветра рассматривается как альтернатива, которой можно заменить генераторы электроэнергии, работающие за счет сжигания нефти и угля. Сооружения на рисунке — это ветряные мельницы с лопастями, которые вращаются за счет ветра. Благодаря этим вращениям генераторы производят электрический ток.

Вопрос 1. На графиках, представленных ниже, показано среднее значение скорости ветра в четырех различных местах на протяжении года. Какой из графиков соответствует наиболее подходящему месту для сооружения генератора, производящего энергию за счет ветра?

A.		B.
C.		D.

Решение. Самым подходящим местом является местность с сильным ветром на протяжении всего года. Эта местность представлена на графике C.
Правильный ответ: C.

Вопрос 2. Чем сильнее ветер, тем быстрее вращаются лопасти ветряных мельниц и, таким образом, вырабатывается больше электроэнергии. Однако на самом деле между скоростью ветра и произведенной электроэнергией нет прямой связи. Ниже приведены четыре условия, при которых в действительности производится энергия с помощью ветра.

• Лопасти начнут вращаться, когда скорость ветра будет равна .
• Из соображений безопасности скорость вращения лопастей не будет увеличиваться, когда скорость ветра станет больше .
• При скорости ветра, равной , электрическая энергия будет максимальной.
• Лопасти перестанут вращаться, когда скорость ветра будет равна .

На каком из графиков лучше всего показана зависимость между скоростью ветра и вырабатываемой электроэнергией при соблюдении этих условий работы?

A.		B.
C.		D.

Решение. Согласно первому условию, при скорости ветра меньше V₁ лопасти не вращаются, следовательно, электроэнергия не вырабатывается. Такие зависимости представлены на графиках B и C. Из условий 2 и 4 следует, что при скоростях больших V₂ и меньших V₃ скорость вращения лопастей остаётся постоянной, следовательно, остаётся постоянной и мощность вырабатываемой электроэнергии. Из графиков B и C только на графике B отражена соответствующая зависимость.
Правильный ответ: B.

Вопрос 3. Чем больше высота над уровнем моря, тем медленнее вращаются лопасти ветряных мельниц при одинаковой скорости ветра. Какое из следующих утверждений лучше всего использовать для объяснения, почему лопасти ветряных мельниц, расположенных на большей высоте над уровнем моря, вращаются медленнее при одинаковой скорости ветра?

Решение. Чем выше над уровнем моря, тем меньше плотность воздуха, тем меньше сила давления воздуха на лопасти ветряных мельниц и тем меньше скорость вращения лопастей.
Правильный ответ: A.

Вопрос 4. Опишите одно преимущество и один недостаток производства энергии за счет ветра по сравнению с роизводством электроэнергии, при котором используется ископаемое топливо, такое как уголь или нефть.
Решение. Преимущества следующие. В процессе производства электроэнергии за счёт ветра используется неисчерпаемая энергия движения воздушных масс (1), при этом не расходуются полезные ископаемые (2), не выделяются токсичные вещества (3). Стоимость производства электрической энергии меньше, чем при использовании ископаемого топлива (4).
К недостаткам можно отнести невозможность контроля скорости ветра и, как следствие, невозможно выработки требуемой в данный момент мощности электроэнергии (1), ограниченное число мест на Земле, где дует постоянный сильный ветер и есть возможность установить ветряную мельницу (2). Вращающиеся лопасти создают инфразвук, распространяющийся по земле и оказывающий иногда вредное влияние на людей и животных в окрестностях ветряных мельниц (3). Исследования показали, что наличие мельниц влияет на силу ветра в районе, где они установлены, и, значит, влияет на климат (4).
Ответ: любое из указанных преимуществ, любой из указанных недостатков.