Для теплоснабжения в районах Крайнего Севера, где среднегодовая скорость ветра составляет 8 м/с и более,  с успехом может использоваться принципиально новый источник возобновляемой энергии (ВИЭ) - ветротеплогенератор [1,2]. Мощность ветродвигателей Р пропорциональна ометаемой площади А (м²) и кубу скорости ветра u(м/с):

Для уменьшения затрат на получение горячей воды в параллель к традиционным источникам электрической энергии ДЭС используют местные ветроэлектрические станции ВЭС [3]. Несмотря на то, что ВЭС работают на бесплатной энергии ветра, приведенные затраты на выработку единицы электрической энергии соизмеримы с затратами дизельных электростанций ДЭС [3].

Недостатком традиционных ВЭС является использование сложного дорогостоящего оборудования. Создание подобных станций требует больших капитальных затрат на: прочную высокую мачту,пропеллер, аэродинамические тормоза, коробку передач (мультипликатор), электрогенератор, контактные кольца (токособиратели), инверторы, выпрямители, аккумуляторы, блоки управления, системы автоматического поворота ветроколеса на ветер и т. д. Из-за переменной силы ветра, как по величине, так и по направлению, требуется сложная система автоматик. Усиление ветра с 2 до 6 м/с,то есть в три раза, увеличивает потенциальную возможность выработки электроэнергии станции в 27 раз. Но реализовать эти потенциальные возможности в полном объеме ветроэлектрическая станция не может. Каждый её элемент может работать с максимальным КПД только при определенных оборотах пропеллера (при наперед заданном коэффициенте быстроходности пропеллера) [3].

Анализ энергопотребления на многих объектах Крайнего Севера, особенно в жилищно-коммунальном хозяйстве, показывает, что расход энергии в виде электричества составляет не более 15% от её общей потребности. Основная часть энергии потребляется в виде теплоты на отопление и горячее водоснабжение. Очевидно, что в этих условиях эффективнее применять ветроустановки (ветротеплогенераторы, ВТГ) для преобразования энергии ветра непосредственно в теплоту для отопления и горячего водоснабжения, а электроэнергию от внешних источников (ДЭС) или ветроэлектростанций(ВЭС) использовать только по прямому назначению, в крайнем случае - в электродных водогрейных котлах, выполняющих роль доводчиков температуры воды до требуемых значений, когда мощность ветротеплоустановки ВТГ окажется недостаточной, например, в сильные морозы [4].

Для получения теплоты непосредственно из ветра предлагаемый ветротеплогенератор ВТГ снабжается механическим нагревателем в виде мешалки с лопастями переменного радиуса, работающими по принципу центробежного регулятора (регулятора Уатта) [1, 2].

При вращении ветродвигателем лопастей мешалки в жидкости механическая энергия затрачивается на преодоление сил трения и, согласно первому закону термодинамики, практически полностью превращается в теплоту, в пропорции, т.н. механического эквивалента работы [7]:

J= 426,935 кгс м/ккал.

Применение мешалки с лопастями переменного радиуса, работающими по принципу центробежного регулятора (регулятора Уатта), с механическим приводом от ветродвигателя позволяет достаточно полно использовать кинетическую энергию ветра за счет стабилизации числа оборотов пропеллера при разной скорости ветра, а также решить проблему запуска ветродвигателя без каких-либо сложных систем управления и автоматики.

Существенным недостатком традиционных ветродвигателей [6] является наличие лопастного(пропеллерного) колеса с горизонтальной осью вращения, параллельной воздушному потоку. Такой ветродвигатель должен иметь аэродинамический стабилизатор или другое устройство, удерживающее ветроколесо в строго определенном направлении(навстречу ветру). Но направление ветра может изменяться достаточно быстро (особенно для ветроустановок небольшой мощности, имеющих невысокую мачту), что резко снижает эффективность (КПД) подобных устройств. Так, для ветродвигателей мощностью более 50 кВт, для установки ветроколес на ветер вынуждены применять электрические серводвигатели, усложняющие ветроустановку в целом.

Наилучшим образом поставленная задача может быть решена при использовании ветродвигателя без поворотного конического редуктора. Это достигается за счет исполнения ветротеплогенератора в виде ортогонального ветродвигателя, установленного на подшипниковом узле наверху неподвижной мачты. Вал такого ветродвигателя непосредственно соединен с ротором мешалки, лопасти которой за счет изменения радиуса их вращения оптимизируют значение быстроходности ветродвигателя,обеспечивая наибольший коэффициент использования воздушного потока системы в целом при разной скорости ветра.

При вращении лопастей мешалки в вязкой жидкости (например, в воде) за счет трения происходит преобразования механической энергии в теплоту.

где  А – константа, зависит от типа мешалки;

d – диаметр окружности, ометаемой лопастью,м;

п – число оборотов, об/с;

ρ – плотность жидкости (воды), кг сек²/м⁴;

Μ – вязкость жидкости (воды), кг сек/м².

Из данной зависимости следует, что мешалка с подвижными лопастями, работающая по принципу регулятора Уатта, наряду с преобразованием механической энергии в теплоту,может быть эффективно использована для регулирования числа оборотов ортогонального ветродвигателя, автоматически обеспечивая оптимальное значение быстроходности ротора ветродвигателя при разной скорости ветра, достигая таким образом самый высокий КПД установки в целом. В существующих ВЭС эту задачу выполняет сложнейшая система специальной автоматики.

Предлагаемый ВТГ не требует топлива, отличается простотой, технологичен, обладает повышенной надежностью по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения.Такой источник тепловой энергии (генератор теплоты), работающий за счет возобновляемой энергии ветра, особенно эффективен в суровых климатических условиях Крайнего Севера, Камчатки, Курильских островов и других отдаленных регионов нашей страны, отличающихся сильными ветрами и низкими температурами воздуха.

Работа ортогонального ветротеплогенератора (ВТГ) поясняется чертежом, где на рис.1 изображен общий вид сбоку, а на рис.2 представлена его составная часть – мешалка (механический нагреватель), где непосредственно происходит выработка теплоты.

ВТГ состоит из ортогонального ветродвигателя, включающего вращающийся на вертикальном валу ротор, с лопастями 1, прикрепленными посредством радиальных траверс 2 к располагаемым в центре ступицам 3. Ветродвигатель установлен на трубчатой мачте4, внутри которой расположен вал 5, передающий вращающий момент от ортогонального ветродвигателя к ротору механического нагревателя (мешалки) 6, заполненному вязкой жидкостью (например, водой или трансмиссионным маслом) 7, в которой вращаются лопасти 8, присоединенные к валу 5 посредством стержней 9 к неподвижной 10 и подвижной11 муфтам. Внутри механического нагревателя (мешалки) расположен трубчатый теплообменник 12 для подогрева вторичной воды посредством трубопроводов 13 и 14в аккумуляторе (накопительной емкости) 15, из которого  по трубопроводу 16 горячая вода подается потребителям.Для возврата остывшей (обратной) воды и подпитки системы предусмотрен трубопровод 17.

ВТГ работает следующим образом. Исходное состояние: ротор ортогонального ветродвигателя и вал 5 механического нагревателя (мешалки) 6 не вращаются. Лопасти 8 механического нагревателя (мешалки) 6 за счет собственного веса прижаты к валу 5. Система обладает наименьшим моментом инерции, сопротивление жидкости 7 вращению лопастей 8 равно нулю. Такое исходное состояние ВТГ способствует раскручиванию ротора ортогонального ветродвигателя с лопастями 1 даже при слабом ветре. При увеличении оборотов ротора ортогонального ветродвигателя 1 за счет центробежной силы, действующей на лопасти 8 (как и в регуляторе Уатта), подвижная муфта 11,преодолевая силу тяжести, поднимается вверх, увеличивая радиус ометаемый лопастями 8. При этом увеличивается скорость вращения и трение лопастей 8 в вязкой жидкости 7, одновременно увеличивается интенсивность преобразования механической энергии в тепловую. Жидкость 7 в механическом нагревателе(мешалке) 6 нагревается за счет трения и передает тепловую энергию через трубчатый теплообменник 12 и трубопровод 13 воде, находящейся в аккумуляторе15. Из него нагретая вода по трубопроводу 16 поступает в систему отопления и горячего водоснабжения. Проходя по системам отопления и горячего водоснабжения зданий и сооружений, вода охлаждается и частично расходуется в сетях потребителей, от которых возвращается, дополнительно подпитывается из водопровода по трубопроводу 17. Затем цикл повторяется.

При усилении скорости ветра и увеличении выше расчетного числа оборотов ротора ортогонального ветродвигателя и связанного с валом ротора механического нагревателя (мешалки) 6, центробежная сила, действующая на лопасти 8,увеличивается. Под действием этой силы лопасти 8 дальше отходят от вала 5, увеличивая радиус и линейную скорость вращения лопастей 8. При этом резко(почти в пятой степени) увеличивается сопротивление жидкости 11, что тормозит вращение ротора ортогонального ветродвигателя, уменьшая скорость его лопастей1. При уменьшении скорости ветра происходит обратный процесс: центробежная сила, действующая на лопасти 8, уменьшается. Лопасти 8 под действием силы тяжести перемещаются ближе к валу 5, радиус вращения и линейная скорость их уменьшается, снижая сопротивление жидкости 7 вращению лопастей 8 в мешалке 6,число оборотов ротора ортогонального ветродвигателя и лопастей увеличивается до оптимального значения быстроходности ротора ортогонального ветродвигателя,обеспечивая, тем самым, максимальный КПД данного устройства.

Применение предлагаемого ветротеплогенератора в районах Крайнего Севера, отличающихся сильными круглогодичными ветрами, может быть чрезвычайно эффективным. Такой возобновляемый источник тепловой энергии решит навсегда чрезвычайно актуальную проблему отопления и горячего водоснабжения северных районов страны.

Решением Международного Жюри Московского международного Салона изобретений и инновационных технологий данное техническое решение награждено двумя «Золотыми медалями» (2007 и 2011гг.).

В табл.1 представлены расчетные оценки возможностей предлагаемого технического решения  (параметры ветроэнергетических установок различной проектной мощности при скорости ветра 12 м/с). Параметры рассчитаны для коэффициента мощности С_р = 30% при плотности воздуха1,2 кг/м³   и быстроходности =6.