Energia eoliană, cunoscută și sub denumirea de energie eoliană, este mijlocul de a valorifica vântul și de a-l transforma în energie electrică. Eficiența eoliană medie a turbinelor este între 35-45%.
Producerea energiei eoliene
Vântul este produs în atmosfera pământului din cauza diferenței de temperaturi ale pământului la nivel local sau la scară regională și globală. Când cald se încălzește, se ridică lăsând locul cu presiune scăzută a aerului; aerul din regiunile mai reci cu presiuni mai mari ale aerului se deplasează pentru a egaliza presiunea aerului.
Morile și turbinele eoliene profită de energia cinetică sau „energia de mișcare” care mișcă aerul sau vântul dintr-un loc în altul și îl transformă în energie electrică. Turbinele eoliene sunt ridicate în locuri cu vânt, astfel încât vântul poate mișca palele turbinelor. Aceste lame rotesc un motor, iar angrenajele cresc suficient de mult rotațiile pentru a produce electricitate. Diferite modele de turbine sunt potrivite pentru diferite condiții.
Eficiența vântului și factorul capacității vântului
Eficiența vântului nu este același lucru cu factorul de capacitate eoliană, care este ceea ce se discută atunci când oamenii se gândesc la eficiența energetică. Wind Watch explică diferența dintre cele două fenomene.
Eficiența vântului și limita sa
Eficiența vântului este cantitatea de energie cinetică din vânt care este convertită în energie mecanică și electricitate. Legile fizicii descrise de Betz Limit spun că limita maximă teoretică este de 59,6%. Vântul are nevoie de restul energiei pentru a sufla pe lângă pale. Acest lucru este de fapt bun. Dacă o turbină blocată 100% din energie vântul ar înceta să sufle și palele unei turbine nu se pot întoarce pentru a produce electricitate.
Totuși, nu este posibil pentru nicio mașină, în prezent, să convertească toată energia cinetică captivă de 59,6% din vânt în electricitate. Există limite datorită modului în care sunt fabricate și proiectate generatoarele, care scad și mai mult cantitatea de energie care este în cele din urmă convertită în putere. Media în prezent este de 35-45%, după cum sa menționat mai sus. Performanța maximă la vârf ar putea ajunge la 50% conform Wind Watch. Un document guvernamental australian (NSW) este de asemenea de acord că 50% este randamentul maxim al vântului care poate fi obținut (pag. 3).
Eficiența energetică nu variază la fel de mult ca factorul de capacitate eoliană, care depinde în mare măsură de locație și condițiile meteorologice.
Factor de capacitate a vântului
Factorul de capacitate eoliană este cantitatea de energie produsă de un generator față de ceea ce ar putea produce dacă ar funcționa tot timpul la capacitate maximă, potrivit Green Tech Media. Factorul de capacitate eoliană tinde să varieze de la un loc la altul și în diferite perioade ale anului, chiar și cu aceleași turbine, deoarece depinde de viteza vântului, densitatea acestuia și de suprafața măturată care depinde de mărimea generatorului subliniază Open EI. Factorul de capacitate eoliană poate fi optimizat prin alegerea locurilor în care condițiile ideale ale vântului predomină pe tot parcursul anului sau pe o mare parte a anului. Prin urmare, este important să luați în considerare factorul de capacitate eoliană și condițiile care îl influențează pentru a maximiza puterea de ieșire.
- Viteza vântuluisub 30 mile pe oră produce puțină energie conform Wind Watch. Chiar și mici creșteri ale vitezei se pot traduce printr-o creștere substanțială a puterii generate conform Open EI. Electricitatea generată este cubul vitezei vântului explică Wind EIS.
- Densitatea aerului este mai mult în regiunile mai reci și la nivelul mării decât în munți. Deci locurile ideale cu densitate mare a vântului sunt mările cu temperaturi mai reci conform Open EI. Acesta este unul dintre motivele expansiunii pe scară largă a producției eoliene off-shore.
- Turbinele mai mari și mai în alte pot profita de mai mult vânt mai sus deasupra solului și de deschiderea crescută a palelor lor. Prin urmare, considerentele economice devin importante aici.
Factorul de capacitate este crescut constant cu o tehnologie îmbunătățită. Turbinele eoliene construite în 2014 au atins un factor de capacitate de 41,2%, comparativ cu 31,2% pentru turbinele construite în perioada 2004-2011, potrivit Green Tech Media. Cu toate acestea, factorul de capacitate al vântului este afectat nu numai de tehnologie, ci și de disponibilitatea vântului în sine. Astfel, în 2015, factorul de capacitate al turbinelor a fost sub media anilor anteriori din cauza „secetei vântului”, explică Green Tech Media.
Comparație cu alte surse de alimentare
Eficiența energetică a vântului este mai bună decât eficiența energetică a cărbunelui. Doar 29-37% din energia din cărbune este convertită în electricitate, iar gazul are aproape aceeași eficiență ca vântul, deoarece 32-50% din energia din gaz poate fi convertită în electricitate.
Totuși, în ceea ce privește factorii de capacitate, combustibilii fosili au avut performanțe mai bune decât vântul în SUA în 2016, conform U. S. Energy Information Administration (EIA).
-
regenerabile vs fabrici Uzinele de cărbune din SUA au funcționat la 52,7% din capacitatea lor.
- Factorul de capacitate pentru centralele de gaz a fost de 56% în SUA.
- Energia nucleară a avut un factor de capacitate de 92,5%, conform cifrelor EIA pentru combustibilii nefosili.
- Factorul de capacitate al energiei hidro a fost de 38%.
- Factorul de capacitate al puterii eoliene a fost de 34,7%.
Când comparați puterea de ieșire din diferite surse de energie, este mai bine să luați în considerare nu numai factorul de capacitate, ci și eficiența energetică a acestora. Acesta este ceea ce face ca creșterea producției de energie eoliană să fie competitivă și fezabilă în comparație cu combustibilii fosili, care sunt, de asemenea, frământați de problemele de poluare pe care le provoacă.
Intermitența afectează producția de energie eoliană
Energia eoliană suferă de intermitență, deoarece vântul nu este întotdeauna disponibil și poate sufla la viteze diferite, ceea ce înseamnă că puterea este generată la niveluri inconsistente. Intermitența energetică este fenomenul în care energia nu este disponibilă în mod continuu din cauza multor factori pe care oamenii nu îi pot controla. Prin urmare, există variații în aprovizionare.
Soluții la intermitență
Deoarece generarea de energie de la turbinele eoliene fluctuează de la oră la oră, sau chiar de la o secundă la alta, furnizorii de energie trebuie să aibă rezerve de energie mai mari pentru a atinge și menține niveluri consistente de alimentare cu energie, explică savantul american. Intermitența înseamnă nu doar deficiențe, ci și perioade de excese; aceasta oferă și o posibilă soluție. Omul de știință american explică că, pe măsură ce numărul surselor de energie eoliană crește, diferențele locale de condiții meteorologice și de vânt pot echilibra deficitele și excesele.
Prognozele meteorologice îmbunătățite și modelarea facilitează, de asemenea, luarea în considerare a schimbărilor pe termen scurt ale energiei eoliene. Un amestec de surse este, de asemenea, necesar pentru a chiar diferențele diurne sau sezoniere în generarea de energie eoliană.
Indiferent de intermitență, noile parcuri eoliene răspândite în SUA, au ajutat de fapt la stabilizarea alimentării cu energie, în special în timpul vremii extreme din Texas, conform Clean Technica.
Cost
În 2017, The Independent a anunțat că producția de energie din vânt a fost mai ieftină decât din combustibili fosili. A costat 50 USD pentru a produce un megawat-oră (MWh) în 2017. Odată cu îmbunătățirea tehnologiei, costurile continuă să scadă, făcându-l mai atractiv decât sursele convenționale de energie poluante. SUA speră să stimuleze această mișcare oferind stimulente guvernamentale, să crească ponderea energiei eoliene care a furnizat 6% din electricitatea sa în 2016, conform EIA.
Wind EIS notează că 80% din costuri sunt costuri de capital implicate în instalarea turbinelor, iar 20% sunt operaționale. Cu toate acestea, deoarece nu sunt implicate costuri de combustibil și având în vedere puterea generată pe întregul său ciclu de viață, energia eoliană este competitivă.
Energie fără carbon
Energia eoliană este una dintre cele mai eficiente alternative la energia din combustibili fosili. Se estimează că până în 2050, 139 de țări care folosesc în prezent 99% din energia lumii ar putea folosi 100% energie regenerabilă. Eolianul și solarul ar putea furniza împreună până la 97% din această energie, conform unui raport al Forumului Mondial din 2017. Acest lucru poate ajuta la limitarea creșterii încălzirii globale sub 1,5C. Fie că este vorba despre un parc eolian pe un deal sau de-a lungul unei linii de coastă, tehnologia turbinelor eoliene oferă o modalitate mult mai eficientă de a genera energie electrică utilizabilă decât sursele tradiționale neregenerabile.
