Хүн төрөлхтөн салхины эрчим хүчийг эрт дээр үеэс ашиглаж эхэлсэн түүхтэй. Салхины эрчим хүчээр дарвуулт завийг усан тээвэрт явуулж, хожим нь үр тариа буталж нунтаглах, ус шахуургадах зэрэгт ашигладаг болжээ.

Яг хэзээнээс ашиглаж эхэлсэн гэдэг нь одоо хүртэл маргаантай, зарим түүхчид эртний Вавилонд үүссэн гэж үздэг бөгөөд Вавилоны эзэн хаан Хаммураби МЭӨ XVII зуунд өөрийн тариалангийн талбайд усалгаа хийх системд ашиглахаар төлөвлөж байсан гэдэг. Зарим нь салхин тээрмийн эх нутаг нь Энэтхэг гэж үздэг. МЭӨ IV зуунд Каутилиягийн бичсэн санскрит хэл дээрх сонгодог бүтээл болох Артасастрад салхиар ажилладаг төхөөрөмжөөр ус өргөх тухай дурдсан байна. Гэсэн хэдий ч эдгээрийг нотлох баримт одоогоор байхгүй байна. Харин МЭӨ 200 онд Персүүдийн үр тариа бутлахдаа салхин тээрэм ашигладаг байсан баримт бий.  Энэхүү салхин тээрэм нь модоор хийсэн далбаатай, босоо тэнхлэгийн дагуу эргэдэг. Бутлуур чулуу нь босоо дамжуургын голтой холбогддог бөгөөд далбааг төв дамжуургын голд хэвтээ тулгуур ашиглан бэхэлдэг байв. Далбааны хэмжээ нь ашигласан материалаас шалтгаалж ихэвчлэн 5 м өргөн, 9 м урттай байсан.

Голландчууд салхин тээрмүүдэд шинэлэг санаа оруулан сайжруулж хэд хэдэн төрлийн салхин тээрэм зохион бүтээсэн. Жишээлбэл, Тижаскер (tjasker) болон Смок (smock) тээрмүүд юм. Эдгээрийн ашигт үйлийн коэффициентыг дээшлүүлэхийн тулд далбааг нумарсан хэлбэртэй болгосон. Тэд салхин тээрмийг үр тариа бутлахаас гадна намгархаг газрын усыг шавхахад ашигладаг байв. 1700-аад он гэхэд Голландчууд Америкт очиж суурьшихдаа салхин тээрмийг нутагшуулжээ.

Ус шахдаг салхин тээрэм нь салхин эрчим хүчийг хамгийн амжилттай ашигласан хэрэглээний нэг гэж тооцогддог. Америкийн олон далбаатай салхин турбин нь 1800-аад оны дунд үеэс салхины эрчим хүчний түүхэнд орж ирсэн. Энэ нь жижиг ротортой, диаметр нь нэг метрээс хэд хэдэн метр хүрнэ. Гол зорилго нь хөдөө аж ахуй, газар тариаланд зориулж газрын гүнээс ус шахах явдал байсан бөгөөд эдгээр ус шахах зориулалттай салхин тээрмүүдийн далбаа нь төмөр болж, илүү сайн инженерийн хийцтэй болж ирсэн юм. 1850-1930 оны хооронд зөвхөн АНУ-д 6 сая гаруй төхөөрөмж суурилагдсан байв.

Салхин цахилгаан үүсгүүрийн эрин үе 1900-аад оны үед эхэлсэн гэж үздэг.. Хамгийн анхны цахилгаан үйлдвэрлэх зориулалттай орчин үеийн салхин турбиныг 1890 онд Дани улсад барьсан. Энэ нь тухайн жижиг сууринг цахилгаан эрчим хүчээр хангадаг байв. Мөн энэ үеэр АНУ-ын Охайо мужийн Кливленд хотод 17 метрийн ротортой том салхин цахилгаан үүсгүүрийг барьсан. Зураг төсөлд анх удаа хурдны хайрцгийг ашигласан байдаг. Энэхүү систем нь 20 жилийн турш ажиллаж 12 кВт-ын чадал гаргаж чаддаг байжээ.

Дээрх он жилүүдэд турбины хийц загварт илүү системчилсэн аргууд нэвтэрч эхэлсэн байна. Аэродинамикийн онол дээр тулгуурласан далбаанууд ашиглаж эхэлснээр нийт далбааны талбай нь турбин эргэлдэх үед үүсэх талбайны харьцааг бууруулсан буюу цөөхөн далбаанууд болсноор салхин турбинуудын ажиллагаа эрс сайжирч эхэлсэн.

1910 он гэхэд Данийн хэд хэдэн хот тосгоныг ийм төрлийн хэдэн зуун салхин турбинууд цахилгаан эрчим хүчээр хангаж байжээ. 1925 оноос АНУ-ын  зах зээлд салхин турбинууд худалдаалагдаж эхэлсэн .

Их чадлын салхин турбиныг анх 1931 онд Орос улсад Каспийн тэнгисийн эрэг дагуу 100 кВт хүчин чадалтай салхин турбин суурилуулсан бөгөөд 2 жилийн хугацаанд 20 МВт.ц цахилгаан үйлдвэрлэж байв.  Үүний дараагаар АНУ, Дани, Франц, Герман, Их Британи зэрэг улсууд туршилтын зорилгоор салхин цахилгаан станцуудыг барьж эхэлсэн. Энэ үед гарсан маш том ололт нь Палмер К. Путманы бүтээсэн 1.2 МВт хүчин чадалтай их чадлын салхин турбин байв. Турбиныг 1941 онд Вермот мужийн Рутланд хотын ойролцоох Grandpa’s Knob гэх газар суурилуулсан. Салхин турбиныг 34 м өндөр цамхагт суурилуулсан бөгөөд роторын диаметр нь 53 м  байв. Энэхүү турбин нь салхины хурдад тохируулан далбаагаа хазайлгаж роторыг тогтмол хурдаар эргэх боломжийг олгодог. Уг салхин турбин 5 жил ажилласан бөгөөд зэврэлт элэгдлээс болж далбаа нь эвдэрч зогссон ч том хэмжээний салхин турбиныг цахилгаан хангамжид ашиглах бүрэн боломжтойг харуулж чадсан явдал болсон юм.

Зураг 4. АНУ-ын Вермонт хот дахь 1.2 МВт хүчин чадалтай салхин турбин. 1941 он

Үүний зэрэгцээ салхин турбины өөр шинэ загварууд туршигдаж эхэлсэн. Францын инженер Дарриус Г.Ж.М 1920 онд Дарриусын турбин гэх өөрийн нэрээр нэрлэсэн загварыг гаргасан бөгөөд энэхүү турбины онцлог нь босоо тэнхлэгийн дагуу эргэлддэг нарийн муруй далбаатай юм.

Зураг 5. АНУ-ын Техас муж дахь 34 м өндөр Дарриусын турбин.

Мөн түүнчлэн Жулиус Д. Мадарас нь Магнус эффект дээр тулгуурлан ажилладаг турбин зохион бүтээсэн байдаг. Магнусын эффект нь агаарын урсгалд байрлуулсан эргэлдэгч цилиндрт үйлчлэх хүчнээс үүсдэг. Энэ үеийн бас нэг шинэ загвар бол Финляндын С.Ж.Савониусын зохион бүтээсэн Савониусын ротор байв. Энэхүү роторыг цилиндрийг хуваан босоо гол дээр радиаль байдлаар байрлуусан байв. Роторын хөндлөн огтлол нь ‘S’ үсэгтэй төстэй байна. Ротор нь салхи руу чиглэсэн хотгор ба гүдгэр талуудад үйлчилж чирэх хүчний зөрүүгээр эргэлддэг.

Зураг 6. Савониус салхин турбин.

Салхин турбины онолыг 1950 оноос эхлэн илүү эрчимтэйгээр судалж эхэлжээ. Энэ үед өндөр хурдны харьцаатай болон бага талбайн харьцаатай турбин гэсэн ойлголтыг гаргаж ирсэн. Германд хөнгөн жинтэй тогтмол хурдтай роторуудыг 1968 оноос зохион бүтээж эхэлсэн бөгөөд энэ нь энгийн хөндий цамхагт бэхлэгдсэн шилэн иртэй, олсоор бэхлэгдсэн байв. Энэ төрлийн хамгийн том нь 15 м диаметртэй, 100 кВт хүчин чадалтай байсан.

Гэвч эдгээр он жилүүдэд түлшээр ажилладаг цахилгаан эх үүсвэрүүдийн үйлдвэрлэж буй нэгж цахилгааны үнийг салхин турбинтэй харьцуулахад 4-5 дахин их зөрүүтэй байв. 1970 он гэхэд нэгж цахилгаан 3 цент/Квт.ц-аас ч хямд болж ирснээр тухайн үед түлшээр ажилладаг цахилгаан станцууд нь илүү найдвартай, хямд гэсэн давуу талыг бий болгожээ. Мөн тухайн цаг үед атомын цахилгаан станцыг ирээдүйн цорын ганц эх үүсвэр болно гэж үзэж байсан бөгөөд хэд хэдэн атомын цахилгаан станцын төслийг хэрэгжүүлэх болсон нь салхин турбины судлах, хөгжүүлэх сонирхлыг бууруулсан байна.

Гэсэн хэдий ч 1973 оны газрын тосны хямралын ачаар бодлого боловсруулагчид түлшний хамааралтай байдлыг багасгах талаар бодолцох болж, улс төр, геополитикийн байдал хурцадвал түлшний хангамжийг хязгаарлаж, өртгийг нэмэгдүүлэх боломжтойг олж мэдсэн, эдгээр ашиглаж буй түлшнүүд нэг л өдөр шавхагдаж дуусах боломжтойг ойлгосон. Эдгээр хүчин зүйлээс шалтгаалж салхин эрчим хүчийг дахин сонирхож эхэлжээ. АНУ НАСА-д их чадлын салхин турбинуудыг хөгжүүлэх даалгаврыг өгсөн. Үүний үр дүнд MOD-0, MOD-1, MOD-2, MOD-5 нэртэй хэвтээ тэнхлэгийн турбинуудын цувралыг боловсруулсан. Гэвч 1980 онд эдгээр төслүүд янз бүрийн шалтгааны улмаас зогссон. Мөн Сандиа лабораторийн эрдэмтэд Дарриусын турбиныг хөгжүүлж 1980-аад он гэхэд янз бүрийн хэмжээ, хүчин чадалтайгаар үйлдвэрлэж эхэлсэн. Үүгээр ч зогссонгүй Вортекс турбин, Диффузорын өргөтгөсөн загвар, Мусгровын ротор гэх мэт хэд хэдэн шинэлэг санаанууд гарч ирж туршигдсан хэдий ч энэ дундаас хэвтээ тэнхлэгийн салхин турбинууд зах зээлд амжилттай нэвтэрч чаджээ.

Эх сурвалж : S. Mathew, Wind Energy: Fundamentals, Resource Analysis and Economics. Berlin, Germany: Springer, 2006, doi: 10.1007/3-540-30906-3.

Эхийг бэлтгэсэн: Сэргээгдэх эрчим хүчний лабораторийн ЭШДаА М.Мэргэн