З давніх часів людина використовувала енергію вітру в своїх цілях. Ще п’ять тисяч років тому, стародавні єгиптяни створювали вітроустановки для розмелювання зерна та підняття води в зрошувальних системах. Пізніше вітряні двигуни використовувалися для роботи лісопилок, підняття вантажів з кар’єрів та інших місцях, де була потрібна велика сила. Згодом, основним видом енергії стало електрику, і почалося створення електрогенераторів. Не забули люди і про потужність вітру, тому в 1890 році був створений перший вітрогенератор, що виробляє електричний струм.
Сьогодні питання про використання альтернативних джерел енергії піднімаються все частіше, що пов’язано з екологічними проблемами, а також виснаженням паливних ресурсів. І в цій гонці вітрогенератори виглядають дуже гідно, так як на одній площі здатні виробляти більше електрики, ніж сонячні фотоелементи, і в той же час не порушують екологічного балансу, як гідроелектростанції.
Найбільші вітряні електростанції мають потужність до 500-800 МВт, що еквівалентно половині блоку стандартної АЕС.
Залежно від орієнтації осі обертання рушійного вала можна виділити вітрогенератори
- з горизонтальною
- і вертикальною віссю обертання.
Ефективність їх приблизно однакова, але більшого поширення набули вітрогенератори з горизонтальною віссю обертання, в силу того, що вони працюють при більш слабкому вітрі і не вимагають додаткових зусиль для старту. Такі вітрогенератори в свою чергу можуть мати лопаті, розміщені вздовж напрямку вітру, перпендикулярно йому (за принципом водяного млина, цей тип практично не використовується).
Кількість лопатей може бути різним — від одного (з противагою) до 50 і більше. Іноді вітрогенератори з горизонтальною віссю обертання встановлюються на вишку стаціонарно, без можливості повороту, це робиться в тій місцевості, де дме вітер постійного напряму. Але в більшості випадків вітер постійно змінюється, і тому гондола з генератором рухлива, підлаштовується під напрямок вітру. Для визначення напрямку використовується анемометр (прилад, закріплений на хвості гондоли), а в вітряних електростанціях працюють спеціальні електронні системи, які визначають оптимальну бік напрямку лопатей. Також обов’язково в вітрогенератори з горизонтальною віссю обертання присутній система запобігання поломок внаслідок сильного вітру. Це може бути гальмівний механізм, блокуючий обертання пропелера, або використання поворотних лопатей, які при урагані стають паралельно вітрі і практично не обертаються.
Вітрогенератори з вертикальною віссю обертання мають деякі переваги над горизонтальними. Перш за все, вони абсолютно не потребують у визначенні напрямку вітру, так як працюють незалежно від нього і найголовніше вони практично безшумні. Також ці установки досить сильні і здатні витримати ураганний вітер, завдяки конструкції. Мінусами вертикальних вітрогенераторів є більш висока швидкість вітру для старту (або додаткове зусилля), а також висока ціна, обумовлена дорогим опорним вузлом і лопатями.
Електроенергія, що виробляється вітрогенераторами, надходить в акумуляторні батареї, потім на інвертори, які перетворять її в змінний струм 220В / 50Гц, що використовується в квартирах. Сучасні технології дозволили довести ресурс вітрогенераторів до 25 років, а акумуляторів — до 15 років. Тому обслуговування вітряків зводиться до мінімуму: планові огляди і заміни рухомих вузлів. Для економії місця, а також акустичного комфорту, йде тенденція до розміщення вітрогенераторів на воді, уздовж прибережної смуги на відносно невеликій глибині. До всіх інших достоїнств додається те, що вітер на море дме постійно, і це ще більше збільшує енергоефективність вітряних установок.