Ранее рассмотренные ветроэнергетические комплексы размещаются либо на суше, либо на небольших глубинах в прибрежных водах. Появились также проекты, в которых ветропреобразующие системы должны фиксироваться на значительной высоте над поверхностью земли.

* Известно, что для большинства наземных ВЭУ предельные скорости вет­ра ограничены 27-30 м/с. При более высоких скоростях ветроагрегаты отклю­чаются. Рабочие скорости значительно ниже — 7-13 м/с. Им соответствует невысокая удельная мощность воздушного потока 500-700 Вт/м2. Отсюда не­обходимость создания ветроколес с длинными лопастями, достигающими 50- 55 м. Изготовление еще больших лопастей ограничивается их прочностными характеристиками.

К проблеме можно подойти с другой стороны, увеличив скорость потока с помощью ускоряющих устройств — диффузоров. Они устанавливаются не­посредственно перед рабочим колесом. Поток воздуха, проходя через диффу­зор, сжимается и ускоряется, что позволяет увеличить мощность ветротурби - ны. При этом усложняется конструкция ветроагрегата.

Высокоскоростные потоки встречаются и в естественных условиях. Так, на границе с тропосферой имеются зоны струйных течений. Ширина течений составляет 300-600 км. Они располагаются в умеренных широтах, например, в европейской части России на высоте 6-8 км в северных районах и 8-12 км над южными. Средние скорости ветра в струйных течениях колеблются от 18 до 25 м/с в северных зонах, и от 30 до 55 м/с на юге. Над Москвой, например, на высоте 8,6 км среднемноголетняя скорость в январе равна 47 м/с. Расчеты по­казывают, что струйные течения обладают значительными энергетическими запасами, а их удельная мощность в 20 и более раз превышает этот показатель

для приземных слоев. Подобное обстоятельство дает ВОЗМОЖНОСТЬ резко ПО­ВЫСИТЬ эффективность работы ветроагрегатов, радикально уменьшить их раз­меры и массу, сократить количество размещаемых ВЭУ.

Принципиальных технических препятствий при сооружении тропопауз­ных ВЭС не наблюдается. Ряд стран уже имеют проекты создания ВЭС для высотных слоев атмосферы. Один из советских вариантов (рис. 2.13) базиру­ется на использовании аэростата 1 длиной 225 м и диаметром 50 м. Ветер обеспечивает самостоятельный подъем аэростата грузоподъемностью до 30 т. Ветродвигатели 2 с генераторами крепятся к платформе аэростата. При этом ветроколеса могут вращаться в разные стороны. На свободной поверхности аэростата предусмотрено размещение солнечных фотоэлектрических преобра­зователей, вырабатывающих дополнительную электроэнергию. Электроэнер­гия от ветрогенераторов и фотоэлектрических преобразователей 3 передается на Землю по кабелю 4, который одновременно выполняет функцию удержи­вающего троса. Мощность ВЭС порядка 1,5-2 МВт.

Детальный проект высотной ВЭС разработан в США. Несущими элемен­тами служат баллоны, которые поднимаются вверх по принципу вертолета. При средней скорости потока 43 м/с четыре ветроагрегата с двухлопастными ветроколесами диаметром 6,4 м каждый развивают мощность 2 МВт. Мини­мальная скорость потока составляет 27 м/с. Конструкция массой 13,5 т удер­живается на высоте 9 км.

В конце 80-х годов Австрия предложила собственный вариант тропо па- узной ВЭС из 6 ветроагрегатов с суммарной установленной мощностью 2 МВт. Ориентация несущего аэростата в потоке, автоматический подъем и спуск всей конструкции осуществляется с помощью лебедки, размещенной На поворотной платформе. Предполагают, что стоимость вырабатываемой элек­троэнергии не превысит 0,09 долл./(кВт-ч).

Существуют проработки более мощных — до 25 МВт высотных ВЭУ н размером ветроколеса около 40 м. В Австралии прорабатывается проект опытной ВЭС мощностью 500 МВт, которая располагается на высоте И км. Для всех проектов характерно, что масса установок сокращается в десятки раз по сравнению с наземными.