Энергия ветра, также известная как энергия ветра, представляет собой средство использования ветра и превращения его в электричество. Средняя ветровая эффективность турбин составляет 35-45% .
Производство энергии ветра
Ветер возникает в земной атмосфере из-за разницы температур земли в локальном или региональном и глобальном масштабе. Когда тепло нагревается, оно поднимается вверх, оставляя место с низким давлением воздуха; воздух из более холодных регионов с более высоким давлением воздуха поступает, чтобы уравнять давление воздуха.
Ветряные мельницы и турбины используют кинетическую энергию или «энергию движения», которая перемещает воздух или ветер из одного места в другое и преобразует его в электричество. Ветряные турбины устанавливаются в ветреных местах, поэтому ветер может двигать лопасти турбин. Эти лопасти вращают двигатель, а шестерни увеличивают скорость вращения, достаточную для производства электроэнергии. Различные конструкции турбин подходят для различных условий.
Ветровая эффективность и коэффициент ветровой мощности
Эффективность ветра — это не то же самое, что коэффициент мощности ветра, который обсуждается, когда люди думают об энергоэффективности. Wind Watch объясняет разницу между двумя явлениями.
Эффективность ветра и ее предел
Эффективность ветра — это количество кинетической энергии ветра, которая преобразуется в механическую энергию и электричество. Законы физики, описанные Betz Limit, говорят, что максимальный теоретический предел составляет 59,6%. Ветру требуется остальная энергия, чтобы пройти мимо лопастей. Это на самом деле хорошо. Если бы турбина улавливала 100% энергии, ветер перестал бы дуть, и лопасти турбины не могли бы вращаться для производства электроэнергии.
Однако в настоящее время ни одна машина не может преобразовать все захваченные 59,6% кинетической энергии ветра в электричество. Существуют ограничения, связанные с тем, как генераторы изготавливаются и проектируются, что еще больше снижает количество энергии, которая в конечном итоге преобразуется в мощность. Средний показатель в настоящее время составляет 35-45%, как отмечалось выше. По данным Wind Watch, максимальная производительность на пике может достигать 50%. Правительство Австралии документ (NSW) также соглашается с тем , что 50% является максимальным КПД ветра , который может быть получен (стр. 3).
Энергоэффективность не меняется так сильно, как коэффициент мощности ветра, который в значительной степени зависит от местоположения и погодных условий.
Коэффициент ветровой мощности
По данным Green Tech Media, коэффициент мощности ветра — это количество энергии, производимой генератором, по сравнению с тем, что он мог бы производить, если бы работал все время на пиковой мощности . Коэффициент ветровой мощности имеет тенденцию меняться от места к месту и в разное время года, даже с одними и теми же турбинами, поскольку он зависит от скорости ветра, его плотности и ометаемой площади, которая зависит от размера генератора, указывает Open EI . Коэффициент ветровой мощности можно оптимизировать, выбрав места, где идеальные ветровые условия преобладают в течение всего или большей части года. Поэтому важно учитывать коэффициент мощности ветра и условия, влияющие на него, чтобы максимизировать выходную мощность.
По данным Wind Watch, скорость ветра ниже 30 миль в час производит мало энергии. Согласно Open EI, даже небольшое увеличение скорости может привести к существенному увеличению вырабатываемой мощности. Вырабатываемая электроэнергия равна кубу скорости ветра, поясняет Wind EIS .
Плотность воздуха больше в более прохладных регионах и на уровне моря, чем в горах. Таким образом, согласно Open EI, идеальными местами с высокой плотностью ветра являются моря с более низкими температурами. Это одна из причин широкомасштабного расширения оффшорной ветроэнергетики.
Более крупные и высокие турбины могут использовать больше ветра над землей и увеличенный размах их лопастей. Поэтому экономические соображения становятся здесь важными.
Коэффициент мощности постоянно увеличивается за счет совершенствования технологий. По данным Green Tech Media, ветряные турбины, построенные в 2014 году, достигли коэффициента мощности 41,2% по сравнению с 31,2% для турбин, построенных в период с 2004 по 2011 год. Однако на коэффициент мощности ветра влияет не только технология, но и сама ветрообеспеченность. Так, в 2015 году коэффициент мощности турбин был ниже среднего показателя за предыдущие годы из-за «ветровой засухи», поясняет Green Tech Media.
Сравнение с другими источниками питания
Энергоэффективность ветра лучше, чем энергоэффективность угля. Только 29-37% энергии угля преобразуется в электричество, а газ имеет почти такую же эффективность, как ветер, поскольку 32-50% энергии газа может быть преобразовано в электричество.
Коэффициент мощности гидроэлектростанций составил 38%.
Коэффициент использования мощности ветроэнергетики составил 34,7%.
При сравнении выходной мощности от разных источников энергии лучше учитывать не только коэффициент мощности, но и их энергоэффективность. Это то, что делает увеличение производства электроэнергии с помощью ветра конкурентоспособным и осуществимым по сравнению с ископаемым топливом, которое также связано с проблемами загрязнения, которые они вызывают.
Прерывистость влияет на выработку энергии ветра
Энергия ветра страдает от прерывистости, поскольку ветер не всегда доступен и может дуть с разной скоростью, а это означает, что мощность вырабатывается на непостоянных уровнях. Перемежаемость энергии — это явление, когда энергия недоступна непрерывно из-за многих факторов, которые люди не могут контролировать. Поэтому есть вариации в предложении.
Решения для прерывистости
Поскольку выработка энергии ветряными турбинами колеблется от часа к часу или даже от секунды к секунде, поставщикам энергии необходимо иметь большие запасы энергии, чтобы соответствовать и поддерживать стабильные уровни энергоснабжения, объясняет американский ученый . Прерывистость означает не только дефицит, но и периоды превышения; это также обеспечивает возможное решение. Американский ученый объясняет, что по мере увеличения количества источников ветровой энергии местные различия в погодных и ветровых условиях могут уравновесить дефицит и избыток.
Улучшенные прогнозы погоды и моделирование также упрощают учет даже краткосрочных изменений в силе ветра. Сочетание источников также необходимо для выравнивания суточных или сезонных различий в выработке ветровой энергии.
Согласно данным Clean Technica, независимо от перебоев, широко распространенные новые ветряные электростанции в США действительно помогли стабилизировать электроснабжение, особенно во время экстремальных погодных условий в Техасе .
Расходы
В 2017 году The Independent объявила, что производство энергии из ветра дешевле, чем из ископаемого топлива. В 2017 году производство мегаватт-часа (МВтч) стоило 50 долларов. С улучшением технологий затраты продолжают падать, что делает их более привлекательными, чем традиционные загрязняющие окружающую среду источники энергии. США надеются подстегнуть это движение, предоставив государственные стимулы для увеличения доли энергии ветра, которая, по данным EIA, обеспечивала 6% электроэнергии в 2016 году .
Wind EIS отмечает, что 80% затрат — это капитальные затраты на установку турбин, а 20% — эксплуатационные расходы. Однако, поскольку затраты на топливо отсутствуют, а с учетом энергии, вырабатываемой за весь жизненный цикл, энергия ветра является конкурентоспособной.
Безуглеродная энергия
Энергия ветра является одной из наиболее эффективных альтернатив энергии ископаемого топлива. Прогнозируется, что к 2050 году 139 стран, которые в настоящее время используют 99% мировой энергии, могут полностью использовать возобновляемую энергию. Согласно отчету Всемирного форума за 2017 год, ветер и солнечная энергия вместе могут обеспечить до 97% этой энергии . Это может помочь сдержать рост глобального потепления до уровня ниже 1,5°C. Будь то ветряная электростанция на склоне холма или вдоль береговой линии, технология ветряных турбин предлагает гораздо более эффективный способ выработки пригодной для использования электроэнергии, чем невозобновляемые традиционные источники.
Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
