Вітроенергетика, галузь науки і техніки, розробляюча теоретичні основи, методи і засоби використання енергії вітру для здобуття механічної, електричної і теплової енергії і що визначає області і масштаби доцільного використання вітрової енергії в народному господарстві. Ст складається з 2 основних частин: вітротехніки, розробляючої теоретичні основи і практичні прийоми проектування технічних засобів (агрегатів і установок), і ветроіспользованія, що включає теоретичні і практичні питання оптимального використання енергії вітру, раціональної експлуатації установок і їх техніко-економічних показників, узагальнення досвіду вживання установок в народному господарстві. Ст також спирається на результати аерологічних досліджень, на базі яких розробляється ветроенергетічеський кадастр . За даними ветроенергетічеського кадастру не лише виявляють райони із сприятливим вітровим режимом, але і встановлюють види робіт, де вживання вітрової енергії доцільне і економічно вигідно в порівнянні з іншими енергоджерелами. Вітрову енергію, перш за все, слід використовувати в таких виробничих процесах, які допускають перерви в подачі енергії, або в тих випадках, коли продукт переробки може бути заготовлений про запас (під'їм води, зрошування, дренаж, помел зерна, кормоприготування, зарядка електрохімічних акумуляторів і тому подібне). Враховуючи важливість цієї галузі, В. І. Ленін в перший «Нарис плану науково-технічних робіт» (квітень 1918) включив роботи по використанню енергії води і вітру взагалі і в землеробстві зокрема; у листі к А. П. Серебровському (квітень 1921) В. І. Ленін підкреслював важливе значення використання в Бакинському районі вітряних двигунів для зрошування землі і розвитку землеробства.
Вітрова енергія, поряд з сонячною і водною, належить до постійний поновлюваних і, в цьому сенсі, вічних джерел енергії, зобов'язаних своїм походженням діяльності Сонця. Унаслідок нерівномірного нагріву сонячними променями земної поверхні і нижніх шарів земної атмосфери, в приземному шарі, а також на висотах від 7 до 12 км. виникають переміщення великих мас повітря, тобто народжується вітер. Він несе колосальну кількість енергії: 96-10 21 дж (26,6-10 15 квт-ч ) , що складає майже 2% енергій всієї сонячної радіації, що потрапляє на Землю. Сила вітру, залежна від його швидкості, змінюється в дуже широких межах — від легкого подиху до урагану, швидкість якого досягає 60—80 м/сек. Потенційні ресурси вітрової енергії на всій території СРСР визначені в 10,7 Гвт (млрд. квт ) з можливою річною віддачею 65-10 18 дж (18-10 12 квт-ч ) . Використовуючи навіть декілька відсотків цієї енергії, можна задовольнити значну частину потреб країни. Виходячи з господарських, вітрових і ін. зональних умов, визначають тип вживаної ветроустановки і її економічні показники.
До достоїнств вітрової енергії, перш за все, слід віднести доступність, повсюдне поширення і практично невичерпність ресурсів. Джерело енергії не потрібно добувати і транспортувати до місця вжитки: вітер сам поступає до встановленого на його дорозі ветродвігателю . Ця особливість вітру надзвичайно важлива для важкодоступних (арктичних, степових, пустинних, гірських і тому подібне) районів, віддалених від джерел централізованого енергопостачання, і для відносно дрібних (потужністю до 100 квт ) споживачів енергії, розосереджених на обширних просторах. Основна перешкода до використання вітру як енергетичного джерела — непостійність його швидкості, а отже, і енергії в часі. Вітер володіє не лише багатолітньою і сезонною мінливістю ( мал. 1 ), але також змінює свою активність протягом доби ( мал. 2 ) і за дуже короткі проміжки часу (миттєві пульсації швидкості і пориви вітру) ( мал. 3 ). Потенціал вітрової енергії залежить від значень середньорічної або среднеперіодной швидкості і повторюваності різних швидкостей вітру. Його оцінюють кількістю енергії, яку за допомогою ветродвігателя можна отримати в даній місцевості. У зонах з помірним вітровим режимом (середньорічна швидкість вітру 5 м/сек ) на 1 км 2 можна отримати річне вироблення електроенергії близько 3,6 Мдж (1 млн. квт-ч, або 1 Гвт-ч ) . Потужність вітрового потоку пропорційна кубу швидкості вітру. Тому навіть відносно невеликі його зміни приводять до значних коливань потужності, що розвивається ветродвігателем, в діапазоні швидкостей від мінімальної робочої, при якій ветродвігатель починає виробляти корисну потужність, до розрахункової, якою відповідає встановлена потужність ветроенергетічеськой установки . Конструкції і способи регулювання частоти обертання і потужності ветродвігателей забезпечують їх надійну роботу при швидкостях бурь вітру (40—50 м/сек ) і обмеження потужності, що розвивається, таким чином, що максимальна потужність перевищує встановлену зазвичай не більше ніж на 15—20%. Щоб зменшити коливання потужності або уникнути їх, вітрову енергію в періоди, коли є надлишкова потужність, акумулюють і потім використовують в періоди безвітряя або недостатніх швидкостей вітру. Специфічністю акумуляції значною мірою пояснюються труднощі утилізації вітрової енергії і причини ще недостатнього її практичного використання.
Коротка історія розвитку Ст З прадавніх часів чоловік використовував енергію вітру спочатку в судноплавстві, а потім для заміни своєї мускульної сили. Перші прості ветродвігателі застосовували в глибокій старовині в Єгипті і Китаї. У Єгипті (біля р. Александрії) збереглися залишки кам'яних вітряних млинів барабанного типа, побудованих ще в 2—1 вв.(століття) до н.е.(наша ера) В 7 ст н.е.(наша ера) перси будували вітряні млини вже досконалішій конструкції — крильчатиє. Декілька пізніше, мабуть в 8—9 вв.(століття), вітряні млини з'явилися на Русі і в Європі. Починаючи з 13 ст, ветродвігателі набули широкого поширення в Західній Європі, особливо в Голландії, Данії і Англії, для підйому води, помелу зерна і приведення в рух різних верстатів. До Великої Жовтневої соціалістичної революції в селянських господарствах Росії налічувалося близько 250 тис. вітряних млинів, які щорік перемелювали половину урожаю (близько 33 млн. т, або 2 млрд. пудів зерна). З винаходом парових машин, а потім двигунів внутрішнього згорання і електродвигунів старі примітивні вітряні двигуни і млини були витиснені з багатьох галузей і залишилися, головним образом, в сільському господарстві. На початку 20 ст російський учений Н. Е. Жуковський розробив теорію швидкохідного ветродвігателя і заклав наукові основи створення високопродуктивних ветродвігателей, здатних ефективніше використовувати енергію вітру. Вони були побудовані його учнями після організації в 1918 Центрального аерогідродинамічного інституту (ЦАГИ). Радянські учені і інженери теоретично обгрунтували принципово нові схеми і створили досконалі по конструкції ветроенергетічеськие установки і ветроелектрічеськие станції (ВЕС) різних типів потужністю до 100 квт для механізації і електрифікації процесів з.-х.(сільськогосподарський) виробництва і ін. цілей. Великі заслуги в створенні основ Ст і ветроіспользованія мають радянські учені Н. Ст Красовський, Р. Х. Сабінін, Е. М. Фатєєв і ін. Промисловий випуск ветродвігателей для механічного приводу машин був налагоджений на початку 20 ст, а електричних ветроагрегатов з генераторами невеликої потужності — приблизно в 20-х рр. У 40—50-х рр. в СРСР і за кордоном отримало інтенсивний розвиток будівництво ВЕС. Так, в Данії в період 2-ої світової війни працювали декілька десятків ВЕС, вироблення яких перевищило 80 млн. квт-ч електроенергії. За роки Радянської влади налагоджено серійне виробництво спеціалізованих і універсальних ветродвігателей потужністю від 0,7 до 11 квт (від 1 до 15 л. с. ) , головним чином, з механічними і електричними трансмісіями. У післявоєнний період було випущено більше 40 тис. ветродвігателей, в основному типів ТБ-8, ТБ-5, Д-12, ВЕ-2, які з великою ефективністю застосовувалися в колгоспах і радгоспах.
Стан Ст до кінця 60-х рр. 20 ст У СРСР створені нові типи досконаліших уніфікованих швидкохідних ветроенергетічеських агрегатів (ВБЛ-3 ВПЛ-4, «Беркут», «Вітерець» і ін.), у яких використовуються нові типи насосів і генераторів, пневматичні, електричні і ін. види приводів, досконаліші системи регулювання. Більшість ветродвігателей застосовують для механізації підйому води, особливо на пасовищах і віддалених фермах в Поволжье, на Алтаї і Чорних землях, в Казахській, Туркменській, Узбецькій РСР і ін. зонах, де вони працюють 250—300 днів в році. Розробка теоретичних основ і створення нових конструкцій ветроенергетічеських агрегатів різного призначення проводяться в Радянському Союзі (Всесоюзний НДІ(науково-дослідний інститут) електрифікації сільського господарства, Всесоюзний НДІ(науково-дослідний інститут) електромеханіки, ЦАГИ і ін.), ФРН(Федеральна Республіка Німеччини) (Школа Штутгарту ветроенергетіков), США, Великобританії, Франції, Данії і ін. країнах. У тих країнах світу, де широко розвинена Ст, використовуються (за неповними даними) більше 600 тис. ветроенергетічеських установок (по матеріалах ЮНЕСЬКО за 1967). У 1968 в Австралії експлуатувалися більше 250 тис. ветроустановок, переважно насосних. У СРСР число експлуатованих ветродвігателей (без саморобних) складає 8—9 тис.
Перспективи розвитку. Роль Ст в Радянському Союзі зростає при реалізації великої програми по обводненню і меліорації земель і вирішенні найважливіших завдань розвитку механізації тваринництва і електрифікації сільського господарства. Ветроенергетічеськие установки з успіхом можуть бути застосовані для механізації водопостачання споживачів, осушення заболочених ділянок і дрібно-оазисного зрошування баштанних, кормових і городних культур в знов освоюваних пустинних і напівпустинних зонах, для енергопостачання віддалених об'єктів і ін. Для цих цілей передбачається застосувати десятки тис. ветроустановок, що у декілька разів понизить витрати на водопідйом. Це з'явиться, як писав ще в 30-х рр. 20 ст відомий російський учений До. А. Тімірязев, ідеальним рішенням питання боротьби із засухою. Перші досліди показали, що ветроелектрічеськие агрегати також доцільно застосовувати для живлення енергією установок по опрісненню мінералізованих грунтових вод, для так званого катодного захисту трубопроводів і морських споруд від корозії, а ветропневматічеськие установки— для аерації водоймищ в зимовий час закачуванням повітря під лід. Вивчається можливість створення більших ВЕС (зокрема, на Філіппінах — до 5 Мвт ) для енергопостачання ізольованих споживачів у важкодоступних районах (арктичних, гірських і ін.) і на островах, куди доставка палива складна і дорога. Найбільш перспективне вживання таких ВЕС для паралельної або спільної роботи з ін. електричними станціями. У віддаленішій перспективі — вживання висотних ВЕС потужністю до 3—5 Мвт, повітряних потоків, що використовують енергію, в тропопаузі.
Літ.: Питання вітроенергетики, [Сб. ст.], М., 1959; Красовський Н. Ст, Сабінін Р. Х., Проблеми використання енергії вітру, М., 1923; Красовський Н. Ст, Як використовувати енергію вітру, М. — Л., 1936; Шефтер Я. І., Ветроіспользованіє і його роль в енергетиці сільського господарства, «Наукові праці по електрифікації сільського господарства», 1967, т. 20; Шефтер Я. І. [сост.]. Стан, науково-технічні і економічні основи розвитку вітроенергетики і рекомендації по вживанню ветродвігателей, М., 1966; Сабінін Р. Х., Фатєєв Е. М., Проблема використання енергії вітру в СРСР, стан і перспективи, «Ізв. АН(Академія наук) СРСР. Відділення технічних наук. Енергетика і автоматика», 1960 № 6; Колодін М. Ст, Вітер і вітротехніка, Аш., 1957; Тажієв І. Т., Енергія вітру, як енергетична база електрифікації сільського господарства Казахстану, А.-А., 1949: Gliding Е. W., The generation of electricity by wind power, L., 1955.
