Větrná energie – výhody a nevýhody – LLC Center for Energy Solutions and Innovations
Větrná energie je druh obnovitelné energie získávané z kinetické energie proudění vzduchu. Větry vznikají na planetě v důsledku tlakových a teplotních gradientů, které jsou v každém případě způsobeny nepřímým vlivem Slunce na Zemi.
Rozvoj větrné energie po celém světě je v posledních letech velmi rychlý. Lídry jsou v tuto chvíli Čína a Spojené státy, nicméně zbytek světa postupně rozvíjí tuto slibnou oblast „čisté“ energie založené na nevyčerpatelném přírodním zdroji – větrné energii.
Každým rokem je po celém světě instalováno více a více větrných turbín a existuje jasný trend k dalšímu rozšiřování technologie.
Větrná energie hraje celosvětově stále důležitější roli jako obnovitelný zdroj energie. Země jako Španělsko, Německo a Dánsko jsou blízko k dosažení svého cíle generovat 30 % své potřeby elektřiny z větrné energie.
Přestože Spojené státy v současnosti vyrábějí pouze asi 5 % své elektřiny z větrné energie v poměru k celkovému instalovanému výkonu, jsou na prvním místě na světě, když nedávno předběhly Německo.
Podle vědců bude vítr do roku 2050 pokrývat více než 1/3 světové potřeby elektrické energie.
Zdroje větrné energie jsou tak obrovské, že je nelze plně rozvinout ani v budoucnu. Z kvantitativního hlediska může vyvstat pouze otázka možného stupně koncentrace větrných elektráren v určité omezené oblasti.
Podívejme se na výhody a nevýhody využití větrné energie.
1. Využívá zcela obnovitelný zdroj energie. V důsledku působení slunce se v atmosféře neustále pohybují vzdušné proudy, k jejichž vzniku není potřeba těžba, přeprava ani spalování žádného paliva. Zdroj je v podstatě nevyčerpatelný (vítr je bezplatný a snadno dostupný obnovitelný zdroj energie).
2. Při provozu větrné elektrárny nevznikají zcela žádné škodlivé emise. To znamená, že nevznikají žádné skleníkové plyny ani žádný odpad z výroby. To znamená, že technologie je šetrná k životnímu prostředí.
3. Větrný park nevyužívá k provozu vodu.
4. Větrná turbína a hlavní pracovní části takových generátorů jsou umístěny ve značné výšce nad zemí. Stožár, na kterém je větrná turbína instalována, zabírá na zemi malou plochu, takže okolní prostor lze s úspěchem využít pro hospodářské potřeby, lze tam umístit různé budovy a stavby, například pro zemědělství.
5. Není potřeba připravovat plochy pro instalaci jednotek.
6. Větrná energie je zisková v mnoha regionech světa.
7. Ztráty při přenosu elektřiny jsou výrazně nižší díky blízkosti spotřebitelů, protože větrné generátory mohou být instalovány již 300 metrů od obydlených oblastí.
8. Použití větrných generátorů je zvláště opodstatněné v izolovaných oblastech, kde nelze dodávat elektřinu konvenčními prostředky, a autonomní napájení pro takové oblasti je možná jediným východiskem.
9. Po uvedení větrné elektrárny do provozu se výrazně snižují náklady na kilowatthodinu takto vyrobené elektřiny. Například v USA cíleně studují provoz nově instalovaných stanic, optimalizují tyto systémy a daří se jim tak snížit náklady na elektřinu pro spotřebitele až na 20násobek původních nákladů.
10. Údržba za provozu je minimální. Opravy a údržba větrných elektráren jsou mnohem levnější než jiné stanice.
1. Závislost na vnějších podmínkách v konkrétním okamžiku. Vítr může být silný, nebo může být bezvětří. Pro zajištění nepřetržité dodávky elektřiny spotřebiteli v takto přerušovaných podmínkách je zapotřebí velkokapacitní systém skladování elektřiny. K přenosu této energie je navíc nutná infrastruktura.
2. Stavba větrné turbíny vyžaduje materiálové náklady (vysoké investiční náklady). V některých případech jsou investice přitahovány v regionálním měřítku, čehož není vždy snadné dosáhnout. Právě počáteční fáze, samotná výstavba projektu, je velmi nákladná záležitost. Výše zmíněná infrastruktura je důležitou součástí projektu, který také stojí peníze. Větrná energie je dražší než tradiční způsoby výroby elektrické energie. Průměrná cena 1 kW instalovaného výkonu je 1000 XNUMX USD.
3. Někteří odborníci se domnívají, že větrné turbíny narušují přírodní krajinu, že jejich vzhled narušuje přirozenou estetiku. Velké firmy se proto musí uchýlit k pomoci odborníků na design a zahradní architekturu.
4. Větrné turbíny produkují aerodynamický hluk, který může lidem způsobit nepohodlí. Z tohoto důvodu některé evropské země přijaly zákon, podle kterého by vzdálenost od větrné turbíny k obytným budovám neměla být menší než 300 metrů a hladina hluku by neměla přesáhnout 45 dB ve dne a 35 dB v noci.
5. Existuje malá pravděpodobnost, že se pták srazí s lopatkou větrného mlýna, ale je tak malý, že to sotva vyžaduje vážné zvážení. Ale netopýři jsou zranitelnější, protože struktura jejich plic, na rozdíl od struktury plic ptáků, přispívá k smrtelnému barotraumatu, když savec vstoupí do oblasti nízkého tlaku poblíž okraje čepele.
Navzdory nevýhodám jsou ekologické přínosy větrných generátorů jasné. Pro přehlednost stojí za zmínku, že provoz větrného generátoru o výkonu 1 MW umožňuje za 20 let ušetřit asi 29000 92000 tun uhlí nebo XNUMX XNUMX barelů ropy.
Větrná energie je jednou z nejrychleji rostoucích technologií obnovitelné energie.
Vzhledem k rostoucí poptávce po větrné energii je však důležité poznamenat, že současná technologie větrné energie má stále k optimálnímu stavu daleko.
Vzhledem ke své přerušované povaze představuje větrná energie významné nové výzvy, než se stane plně spolehlivou technologií. Například moderní větrné turbíny pracují v průměru pouze na 35 % své kapacity. Také pracují na plný výkon méně než 10 % času.
To je částečně způsobeno proměnlivostí větru a také ekonomickými faktory ovlivňujícími aerodynamický design větrné turbíny. Ačkoli je možné zvýšit zachycování větrné energie zvětšením průměru rotoru, má tento přístup ekonomická omezení.
Přerušovaná a nepředvídatelná povaha větrné energie dělá ze systémů skladování energie klíčový prvek obnovitelné energie.
Obnovitelný zdroj energie, jako je vítr, bude hrát důležitou roli ve světové energetické budoucnosti. Nová generace větrných turbín by měla zvýšit jejich účinnost, snížit jejich pořizovací náklady, zlepšit spolehlivost a cenu vyrobené elektřiny a zvýšit konkurenceschopnost ve srovnání s využíváním tradičních fosilních paliv.
Výhody větrné energie výrazně převažují nad nevýhodami. Postupně se mýty o výrobě větru boří a obecně lze větrné energii předpovídat zářnou budoucnost.
Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře
Jestliže v dávných dobách obyčejní lidé potřebovali k úplné radosti jen chléb a cirkusy, moderní společnost se obává mnohem globálnějších problémů. Byli to naši předkové, kteří dýchali čistý vzduch a neznali minerály, ale my, když jsme vyčerpali zdroje planety a zničili životní prostředí, jsme prakticky nuceni hledat alternativní zdroje energie. Když doslouží zásoby tradičních energetických zdrojů a na vznik nových jsou potřeba miliony let, musíme hledat jiné, obnovitelné zdroje. Pokud se tedy donedávna na energii slunce, vody a větru pohlíželo s despektem, nyní jsou tato odvětví na vrcholu popularity.
Základy konceptu
Větrná energie je jedním z odvětví energetiky, které se specializuje na získávání energie z pohybu vzdušných hmot přeměnou kinetické energie na jiné formy. To znamená, že se jedná o různé způsoby odebírání energie z větru za účelem získání elektřiny, tepla nebo schopnosti pohybu.
Je nepravděpodobné, že by chlapci létající s primitivním drakem nebo starověcí objevitelé na plachetnicích přemýšleli o podstatě procesu, prostě používali větrnou energii, jako mlynáři, kteří ve skutečnosti postavili první větrné generátory. Mnohem později, když jsme objevili krásu elektrické energie, jsme se ji naučili získávat, a to i ze vzduchu, nebo spíše větru. Průmyslové větrné elektrárny se objevily již v 19. století a dále se rozvíjely ve dvacátém století.
U nás, aby se prosadila hesla o výhodách komunismu ve spojení s totální elektrifikací a všude se objevila slavná „Iljičova žárovka“, bylo potřeba obrovské množství elektřiny. Velká města a zařízení mohla být poháněna prvními vodními elektrárnami, jejich výstavba ve vnitrozemí byla obtížná a nepraktická. Inženýři se proto tvrdě prosadili a vyvinuli větrné elektrárny, které by bylo možné postavit přímo v obci, aby osvětlily několik set metrů bez mnoha problémů spojených s kilometrovým vedením.
Pokrok se nezastavil a do poloviny minulého století zlepšili jak výrobu elektřiny z levnějších (ano, návratnost větrného mlýna je z kategorie „když rakovina visí na hoře“), tak i přenos na vzdálenosti. Kdysi úspěšné větrné turbíny byly nahrazeny modernějšími elektrárnami a průmysl upadal. Pokrok však šel tak rychle, že do konce století se zásoby uhlí, plynu a ropy snížily v takovém měřítku, že nás to přinutilo znovu obrátit pozornost k větru, protože ten bude foukat, dokud se planeta bude otáčet. .
Výhody a nevýhody oboru
Nejdůležitější výhodou větrné energie je její neomezená povaha – vydrží, dokud nás Slunce bude hřát a chránit před atmosférou.
Druhou vlastností se znaménkem plus je v rámci možností šetrnost k životnímu prostředí. Mínusem je samozřejmě charakteristický hluk, který provoz větrných turbín doprovází, ale elektrárna neotráví vzduch a na decibely se dá zvyknout. Evropané, kteří mají obavy o šetrnost k životnímu prostředí, zastavují stanice během sezónní migrace ptáků. Zákonem dokonce omezili maximální přípustnou hladinu nočního hluku z instalací, omezujeme se na to, že nestavíme větrné elektrárny mimo obytné oblasti.
Kolekci předností doplňuje také jednoduchost designu – na rozdíl od jiných elektráren lze i průmyslovou instalaci spustit do dvou týdnů. Pokud mluvíme o domácích potřebách, bude stačit pár hodin bez spěchu.
Ale není tu žádná moucha – vítr je nekonečný, ale „svázaný“ s ročním obdobím, klimatickým pásmem, polohou stanice a dokonce i denní dobou. Všechny tyto podmínky ovlivňují rychlost větru a nemůžete jít proti fyzikálním zákonům: E = m×v2/2, to znamená, že maximální energie je pouze při silném větru. Díky této vlastnosti jsou větrné elektrárny obvykle doplňkovými zdroji a dokonce vyžadují baterie k vyrovnání rozdílů.
Pokud jde o potřebu větrných elektráren pokrývat velké plochy, je to spíše vlastnost než negativní vlastnost a moderní pobřežní a šelfové instalace si nečiní nárok na úrodnou půdu.
Co se bude dít
Vzhledem k uvedeným výhodám a při zohlednění celosvětového zájmu o obnovitelné zdroje energie, který v zásadě nelze otřást, jsou prognózy rozvoje větrné energetiky nejpříznivější. Díky moderním technologiím se instalace neustále zdokonalují, vyvíjejí se nové úpravy, snižuje se hladina hluku a zvyšuje se účinnost. Jednou z nejslibnějších oblastí je pobřežní moře, kvůli neustálým mořským větrům jsou ve vývoji plovoucí a vznášecí stanice. Navzdory tomu, že větrná energie dnes zaujímá malou část celkové energie vyrobené ve světě, její podíl neustále roste. Větrné turbíny se objevují v nových zemích a v těch, kde byly původně používány, rozšiřují svůj vliv.
Naše země není výjimkou a větrná energetika se úspěšně rozvíjí – stávající zdroje jsou aktivně využívány, nové jsou neustále uváděny do provozu. Podle odborníků bude v budoucnu podíl větrné energie v Rusku dosahovat třetiny veškeré vyrobené energie.
Větrná energie na úrovni domácností
Vzhledem k neustálému růstu cen plynu a elektřiny jsou autonomní zdroje energie mezi vlastníky příměstských nemovitostí stále běžnější. Patří mezi ně kompaktní vodní elektrárny, solární panely a geotermální tepelná čerpadla a samozřejmě soukromé větrné generátory. Pro plné pokrytí potřeb chaty či statku se většinou kombinuje více zdrojů nebo se jako záloha využívá větrná turbína. Nejběžnější možností je větrná turbína a mezi topnými systémy jsou oblíbené solární panely, které využívají energii země. A jejich potřebu elektřiny pokrývají větrné turbíny.
Instalace v oblastech se zvýšenou aktivitou větru jsou zvláště důležité; snadná instalace a údržba, účinnost a úspory na účtech za energie jasně zajistily stabilní popularitu větrných turbín. Nejen v celosvětovém měřítku, ale i v soukromé sféře se při připojení elektřiny předpovídá nárůst poptávky po větrných elektrárnách. Do úplného nahrazení tradičních zdrojů energie je samozřejmě ještě daleko, ale trend je už dnes.