Introducere
Energia electrică generată de vânt există prin valorificarea energiei eoliene cu turbine. Pentru a înțelege pe deplin energia electrică generată de vânt, trebuie să înțelegem cum se produce electricitatea alimentată de vânt; resursele necesare pentru utilizarea energiei eoliene; tipuri și dimensiuni ale turbinelor eoliene; construirea unei turbine eoliene; potențialele efecte pozitive și negative ale tehnologiei; unde electricitatea alimentată cu energie eoliană poate fi generată eficient; și, compensarea costurilor tehnologiei electrice eoliene.
Cum se produce electricitatea alimentată de vânt
Tehnologia energiei electrice generate de vânt funcționează prin crearea de energie electrică prin utilizarea diferitelor stiluri de turbine eoliene. Inițial, s-ar putea întreba: „Deci, cum fac turbinele eoliene electricitate?” Pur și simplu spus, o turbină eoliană funcționează opusul unui ventilator. În loc să folosească electricitatea pentru a produce vânt, ca un ventilator, turbinele eoliene folosesc vântul pentru a produce electricitate. Vântul întoarce palele, care învârt un arbore, care se conectează la un generator și produce electricitate.
Resurse necesare pentru a utiliza energia eoliană
Resursa principală a tehnologiei eoliene este, desigur, vântul. Vântul este foarte abundent în multe părți ale Statelor Unite și din alte părți ale lumii. Resursele eoliene sunt marcate pe clase de densitate a energiei eoliene, variind de la clasa 1 (cea mai scăzută) la clasa 7 (cea mai mare). Resurse eoliene bune (de exemplu, clasa 3 și mai sus, care au o viteză medie anuală a vântului de cel puțin 13 mile pe oră) se găsesc în multe zone. Viteza vântului este critică pentru resursele eoliene, deoarece energia vântului este proporțională cu cubul vitezei vântului. Cu alte cuvinte, un vânt mai puternic înseamnă mai multă putere.
Dezvoltarea resurselor eoliene necesită teren și poate concura cu alte utilizări ale acelui teren, iar acele utilizări alternative pot fi mai apreciate decât generarea de electricitate. Cu toate acestea, turbinele eoliene pot fi poziționate pe terenuri care sunt folosite și pentru pășunat sau chiar pentru agricultură. Oriunde urmează să fie construit un parc eolian, drumurile sunt tăiate pentru a face loc transportului de piese. La fiecare locație a turbinei eoliene, terenul este nivelat și suprafața padului este nivelată. Energia eoliană necesită, de asemenea, construirea de turbine eoliene.
Tipuri și dimensiuni de turbine eoliene
Turbinele eoliene moderne se împart în două grupe de bază: varietatea cu axă orizontală și designul cu axă verticală, precum modelul Darrieus în stilul bătătorului de ouă, numit după inventatorul său francez. Turbinele eoliene cu ax orizontal au de obicei fie două sau trei pale. Aceste turbine eoliene cu trei pale sunt acționate „în sensul vântului”, cu palele îndreptate spre vânt. Modelele Darrieus, sau turbinele eoliene cu ax vertical, au două pale orientate vertical care se rotesc în jurul unui arbore vertical.
Pe lângă diferitele tipuri, există multe dimensiuni diferite de turbine eoliene. Turbinele la scară de utilitate variază în dimensiune de la 100 de kilowați până la câțiva megawați. Turbinele mai mari sunt grupate în parcuri eoliene, care furnizează energie în vrac unei rețele electrice. Turbinele mici unice, sub 100 de kilowați, sunt folosite pentru locuințe, telecomunicații sau pomparea apei.
Turbinele mici sunt uneori folosite în legătură cu generatoare diesel, baterii și sisteme fotovoltaice. Aceste sisteme sunt numite sisteme eoliene hibride și sunt utilizate de obicei în locații îndepărtate, în afara rețelei, unde nu este disponibilă o conexiune la rețeaua de utilități.
Construirea unei turbine eoliene
Primul pas în construirea unei turbine eoliene este amenajarea turnului unde este instalată nacela din fibră de sticlă. Nacela este o carcasă puternică, goală, care conține funcționarea interioară a turbinei eoliene. Fabricată de obicei din fibră de sticlă, nacela conține arborele principal de antrenare și cutia de viteze. Funcțiile sale interioare conțin, de asemenea, comenzile de pas și de rotire a lamei. Nacela este asamblată și atașată pe un cadru de bază la o fabrică.
Utilizarea cea mai diversă a materialelor și cea mai mare experimentare cu materiale noi au loc cu lamele. Deși cel mai dominant material folosit pentru palele turbinelor eoliene comerciale este fibra de sticlă cu miez gol, alte materiale utilizate includ lemnul ușor și aluminiul. Lamele din lemn sunt solide, dar cele mai multe lame constau dintr-o piele care înconjoară un miez care este fie gol, fie umplut cu o substanță ușoară, cum ar fi spuma de plastic sau fagure, sau lemn de balsa. Turbinele eoliene includ și o cutie de utilitate, care transformă energia eoliană în energie electrică și care se află la baza turnului. Generatorul și comenzile electronice sunt echipamente standard ale căror componente principale sunt oțel și cupru. Diverse cabluri conectează cutia de utilitate la nacelă, în timp ce altele conectează întreaga turbină la turbinele din apropiere și la un transformator.
Efecte potențiale pozitive și negative ale energiei electrice eoliene
Există o varietate de potențiale efecte pozitive și negative ale tehnologiei eoliene.
Impacturile pozitive potențiale includ:
• Energia eoliană este prietenoasă cu mediul înconjurător, deoarece nu sunt arse combustibili fosili pentru a genera electricitate din energia eoliană.
• Turbinele eoliene ocupă mai puțin spațiu decât o centrală electrică medie. Morile de vânt trebuie să ocupe doar câțiva metri pătrați pentru bază; acest lucru permite ca terenul din jurul turbinei să fie folosit în mai multe scopuri, de exemplu în agricultură.
• Noile tehnologii fac ca extracția energiei eoliene să fie mult mai eficientă. Vântul este liber și suntem capabili să profităm de această sursă gratuită de energie.
• Turbinele eoliene sunt o resursă excelentă pentru a genera energie în locații îndepărtate, cum ar fi comunitățile de munte și zonele rurale îndepărtate.
• Turbinele eoliene pot avea o gamă de dimensiuni diferite pentru a susține niveluri diferite de populație.
• Atunci când este combinată cu electricitatea solară, această sursă de energie este excelentă pentru țările dezvoltate și în curs de dezvoltare pentru a oferi o aprovizionare constantă și fiabilă cu energie electrică.
Impacturile negative potențiale includ:
• Turbinele eoliene produc, în general, mai puțină energie electrică decât o centrală medie pe combustibili fosili, necesitând construirea mai multor turbine eoliene.
• Construcția unei turbine eoliene poate fi foarte costisitoare și costisitoare.
• Turbinele eoliene pot avea un impact negativ asupra vieții sălbatice din jur în timpul procesului de construcție.
• Poluarea fonică de la turbinele eoliene comerciale este uneori similară cu un mic motor cu reacție.
• Protestele și/sau petițiile se confruntă de obicei cu orice proiect de dezvoltare a parcului eolian. Oamenii simt că peisajul rural ar trebui lăsat intact pentru ca toată lumea să se bucure de frumusețea lui.
Unde poate fi generată în mod eficient electricitatea alimentată de vânt
Locuri din lume în care vântul bate puternic și adesea, oamenii și întreprinderile pot valorifica vântul ca opțiune de utilizat în generarea de energie electrică. La nivel global, aceste locuri includ o mare parte din America de Nord, sudul Americii de Sud, Groenlanda, cea
mai mare parte a Europei, Africa de Nord, Asia de Est, cea mai mare parte a Australiei și oriunde există munți sau dealuri mari. Primele 5 țări producătoare de energie eoliană electrică în 2007 au fost: Germania, Statele Unite, Spania, India și, respectiv, China.
Viteze considerabile ale vântului apar, de asemenea, în oceane și în corpurile mari de apă. Deoarece cea mai mare parte a populației lumii trăiește în apropierea oceanelor, fermele eoliene cu brize puternice în larg și pe uscat ar putea produce o cantitate abundentă de electricitate. Pe uscat în SUA, principalul coridor de vânt este Great Plains, care include statele Dakota de Nord, Dakota de Sud, Nebraska, Kansas, Oklahoma și Texas. Coridorul eolian se extinde, de asemenea, în statele de la vest până la marii munți de la vest, inclusiv estul Montanei, Wyoming, Colorado și New Mexico. Există, de asemenea, resurse eoliene considerabile în estul și sudul Minnesota și în întregul stat Iowa, scăzând la sud prin Missouri și la est prin sudul Wisconsin și nordul Illinois, Indiana și Ohio. Părți din New York și statele New England au, de asemenea, vânt considerabil.
Departamentul pentru Energie (DOE) estimează că energia eoliană ar putea furniza SUA 100% din electricitate, doar din coridorul eolian din Great Plains sau numai din parcuri eoliene offshore. Potrivit „Planului Pickens”, un parc eolian de 10 miliarde de dolari cu 2500 de generatoare poate furniza suficientă energie pentru 1,3 milioane de locuințe, iar pentru 1 trilion de dolari coridorul eolian din Great Plains ar putea furniza 20% din energia electrică a Americii. Ar fi aproximativ 250.000 de generatoare pentru a furniza 130 de milioane de locuințe.
Într-un raport publicat de Departamentul de Energie al SUA, „20% Wind Energy by 2030: Cresing Wind Energy’s Contribution to US Electricity Supply”, raportul respectiv a concluzionat că:
• Atingerea energiei eoliene de 20% va necesita o infrastructură de transport îmbunătățită, o amplasare simplificată și regimuri de autorizare, o fiabilitate și operabilitate îmbunătățite a sistemelor eoliene și o capacitate de producție eoliană crescută în SUA.
• Atingerea energiei eoliene a 20% va necesita creșterea numărului de instalații de turbine de la aproximativ 2000 pe an în 2006 la aproape 7000 pe an în 2017.
• Integrarea a 20% energie eoliană în rețea se poate face în mod fiabil pentru mai puțin de 0,5 cenți pe kWh.
• Atingerea a 20% energie eoliană nu este limitată de disponibilitatea materiilor prime.
• Abordarea provocărilor de transport, cum ar fi amplasarea și alocarea costurilor noilor linii de transport pentru a accesa cele mai bune resurse eoliene ale națiunii, va fi necesară pentru a obține 20% energie eoliană.
Compensarea costurilor tehnologiei electrice eoliene
Deși energia electrică generată de vânt pare a fi o resursă nelimitată și, cele mai bune site-uri eoliene par să fie competitive cu prețurile pieței la energie electrică în majoritatea regiunilor din SUA, există mai mulți factori care o fac o sursă mai puțin atractivă de energie alternativă în ceea ce privește costul economic. În primul rând, vântul nu este o resursă cu prețuri uniforme. Costurile sale variază foarte mult în funcție de scara proiectului, viteza vântului, regiune și alți factori. În al doilea rând, punctul de referință pentru compararea cu vântul cu alți combustibili variază la nivel regional. În al treilea rând, sunt necesare venituri suplimentare pentru a face un proiect viabil, costurile nefondate sunt considerabile.
Pentru a compensa factorii care fac din electricitatea eoliană o sursă mai puțin atractivă de energie alternativă și pentru a promova creșterea continuă a acesteia, energia eoliană în multe zone primește un sprijin financiar sau de altă natură pentru a încuraja dezvoltarea. Energia eoliană beneficiază de subvenții fie pentru a-și spori atractivitatea, fie pentru a compensa subvențiile primite de alte forme de producție, precum cărbunele și nuclearul, care au efecte negative semnificative. În Statele Unite, energia eoliană primește un credit fiscal pentru fiecare kilowatt oră produs; a fost de 1,9 cenți pe kilowatt oră în 2006. Taxa creditului are o ajustare anuală inflaționistă. Multe state americane oferă, de asemenea, stimulente, cum ar fi scutirea de impozit pe proprietate, achiziții obligatorii și piețe suplimentare pentru „credite verzi”. Legea privind îmbunătățirea și extinderea energiei din 2008 conține prelungiri de credite pentru eolian, inclusiv micro-turbine.
Forțele pieței secundare oferă, de asemenea, stimulente pentru întreprinderi să folosească energia eoliană, chiar dacă există un preț superior pentru electricitate, producătorii responsabili din punct de vedere social plătesc companiilor de utilități o primă care merge pentru a subvenționa și pentru a construi noi fundații pentru energie eoliană. Companiile folosesc energie generată de vânt și, în schimb, pot pretinde că fac un efort „verde”.
Fără îndoială, vor fi necesare și alte credite fiscale, subvenții și stimulente pentru a atinge obiectivul de 20% energie eoliană până în 2030. Astăzi, energia eoliană reprezintă aproximativ 2% din energia electrică produsă în Statele Unite.
rezumat
Tehnologia energiei electrice generate de vânt funcționează prin crearea de energie electrică prin utilizarea diferitelor stiluri de turbine eoliene este o energie alternativă foarte viabilă. Deși energia electrică generată de vânt are unele impacturi negative, acest autor consideră că, în ceea ce privește costul și beneficiul pe termen lung, în comparație cu alte tipuri de energie, cum ar fi arderea combustibililor fosili, folosind o resursă regenerabilă, cum ar fi energia electrică generată de vânt, din punct de vedere economic. , ecologic și social are din ce în ce mai mult sens.