Fapte interesante despre energia eoliană

articol preluat după Barret | 23 octombrie 2021

A devenit clar pentru aproape toată lumea că producția de energie electrică folosind combustibili fosili este nesustenabilă, de unde cursa pentru dezvoltarea surselor regenerabile de energie, cum ar fi energia eoliană. Turbinele eoliene sunt cea mai mare sursă de energie regenerabilă din lume.

Ce este energia eoliană, de ce este cea mai mare sursă de energie regenerabilă la nivel global, care țară produce cea mai mare energie eoliană și care este legătura dintre turbinele eoliene și inelele colectoare? Răspundem la toate aceste întrebări și la multe altele în acest articol.

Ce este energia eoliană?

Energia eoliană, uneori cunoscută sub denumirea de energie eoliană, este energia electrică generată atunci când palele conectate la o turbină folosesc energia cinetică a vântului pentru a învârti un rotor. Când inginerii plasează palele, se asigură că palele stau în calea vântului. Astfel, vântul îi mișcă în timp ce încearcă să treacă.

Chiar dacă nu este aparent, energia eoliană este conectată la energia solară. Site-ul web axat pe conservarea energiei, Conserve-energy-future.com, explică această legătură. Se spune: „Vântul este cauzat de încălzirea neuniformă a suprafeței pământului de către soare”. Adăugând că atunci când este încălzit, „aerul cald se ridică și aerul rece curge pentru a-i lua locul”.

În ceea ce privește generarea de energie electrică din energia eoliană, U.S. Energy Information Administration (EIA) explică că „Vântul curge peste pale creând portanță (similar cu efectul asupra aripilor avionului), ceea ce face ca palele să se rotească”. Adăugând că „Lamele sunt conectate la un arbore de antrenare care transformă un generator electric, care produce (generează) electricitate.”

Istoria energiei eoliene

Utilizarea vântului pentru a genera energie datează de mii de ani. De exemplu, EIA spune că oamenii au folosit energia eoliană pentru a propulsa bărci încă din anul 5.000 î.Hr.

EIA mai raportează că „Până în anul 200 î.Hr., în China au fost folosite pompe de apă simple alimentate de vânt, iar morile de vânt cu lame de trestie țesute măcinau cereale în Persia și Orientul Mijlociu”. De-a lungul secolelor, energia eoliană a rămas o sursă importantă de energie pentru pomparea apei din lacurile subterane, măcinarea cerealelor și tăierea lemnului în fabrici de cherestea.

Chiar dacă utilizarea pompelor și turbinelor eoliene a scăzut pe măsură ce energia electrică a devenit disponibilă pentru mai mulți oameni în anii 1930, energia eoliană avea să înregistreze o revenire în anii 1970. Potrivit EIA, aceasta a rezultat din penuria de petrol experimentată în această perioadă, care a forțat guvernele să investească în alte forme de energie.

Creșterea conștientizării asupra efectelor negative asupra mediului asociate cu utilizarea combustibililor fosili în secolul 21 a determinat aproape fiecare guvern de pe planetă să înceapă să susțină eforturile de a se îndepărta de arderea combustibililor fosili pentru a genera electricitate. Acest lucru a dus la o proliferare a parcurilor eoliene atât în ​​interior, cât și în larg.

Dimensiuni în creștere ale turbinelor eoliene

Centrale pentru generarea de energie electrică din vânt sunt turbinele eoliene. Fiecare turbină poate avea până la 8.000 de piese, iar inelele colectoare sunt unele dintre cele mai critice componente.

Când te uiți la o imagine a unei turbine eoliene, este greu de înțeles cât de mari sunt aceste mașini. Energy.gov oferă o idee despre cât de înalte sunt aceste structuri: „Palele turbinelor eoliene au în medie aproape 200 de picioare [61 de metri] lungime, iar turnurile de turbine au o medie de 295 de picioare [90 de metri] înălțime — aproximativ înălțimea Statuii Libertății”.

Chiar dacă turbinele eoliene de astăzi sunt deja masive, se pare că nu am văzut încă cele mai mari. Chris Baraniuk scrie pentru BBC.com și explică de ce turbinele gigantice depășesc limitele posibilității.

Baraniuk raportează că „Turbinele eoliene continuă să devină mai mari – și se întâmplă mai repede decât a prezis aproape oricine.” El spune că Vestas, un producător danez de turbine eoliene, va instala o „turbină eoliană de 15 megawați (MW) care va fi suficient de puternică pentru a furniza energie electrică la aproximativ 13.000 de case britanice”.

Dar ce determină companiile să dorească să producă turbine eoliene mai mari? Baraniuk are răspunsul: este mai ieftin, din punct de vedere al timpului și al costului, să instalezi o structură mai mare cu o singură bază și să produci 14 MW de putere decât să instalezi două structuri de bază pentru două turbine care produc 7 MW fiecare.

Cea mai mare turbină eoliană din lume

 

În timp ce companiile producătoare de turbine eoliene se întrec pentru a construi cele mai mari turbine eoliene văzute vreodată, astăzi, acest titlu îi revine MingYang Smart Energy, o companie chineză. CNBC.com raportează că compania susține că turbina sa are „o înălțime de 264 de metri (866 de picioare), un diametru al rotorului de 242 de metri și o lungime a palelor de 118 de metri”.

CNBC.com mai raportează că „MingYang a spus că turbina va avea o capacitate de 16 megawați și va putea produce 80.000 de megawați-oră de electricitate pe an, despre care a susținut că ar fi suficientă pentru a alimenta peste 20.000 de gospodării”.

În SUA, cele mai mari turbine eoliene se află pe insula Oahu, Hawaii. Cele două pale care alimentează aceste turbine au o lungime combinată de 400 de picioare [122 de metri] și se așează pe un turn de 20 de etaje.

Pericol pentru fauna sălbatică

Pe măsură ce turbinele eoliene devin mai mari, la fel și preocupările cu privire la efectele lor adverse asupra vieții sălbatice, în special asupra păsărilor.

În ceea ce privește aceste efecte adverse, Energy.gov spune: „La fel ca în cazul tuturor opțiunilor de alimentare cu energie, energia eoliană poate avea efecte negative asupra mediului, inclusiv potențialul de a reduce, fragmenta sau degrada habitatul pentru animale sălbatice, pești și plante”. Adăugând: „În plus, palele turbinelor care se rotesc pot reprezenta o amenințare pentru fauna sălbatică zburătoare precum păsările și liliecii”.

Dacă încă nu sunteți convins că palele turbinelor eoliene ar putea fi periculoase pentru păsări și alte animale sălbatice zburătoare, probabil că nu aveți o idee despre viteza cu care se mișcă. Vârfurile lamelor se pot mișca la viteze de până la 180 mph (290 km/h).

Aceasta este mai rapidă decât cea mai mare viteză a majorității mașinilor. Cu toate acestea, viteza turbinei este controlată astfel încât să nu se miște prea repede și să nu deterioreze sistemul.

Rolul inelelor colectoare în turbinele eoliene

Una dintre cele mai importante componente ale turbinelor eoliene sunt inelele colectoare. Resursa digitală care vizează profesioniștii implicați în ciclul parcului eolian, Windpowerengineering.com, definește un inel colector ca „o perie de sârmă solidă din metal și grafit sau metal prețios, care intră în contact cu diametrul exterior al unui inel de metal rotativ”.

Inelele colectoare au un rol important în turbinele eoliene. Rolul lor principal este de a oferi o cale de transfer de energie între părțile mobile și statice ale unei turbine eoliene. Pe lângă facilitarea transmisiei de putere, inelele colectoare transmit și semnale între diferitele părți ale sistemului de generare a energiei turbinei eoliene.

Potrivit Windpowerengineering.com, „Pe măsură ce inelul se întoarce, curentul electric sau semnalul trece prin perie către inelul metalic care face legătura.”

De ce este energia eoliană cea mai mare sursă regenerabilă din SUA?

Potrivit U.S. Energy Information Administration, în 2020, energia eoliană a furnizat 43% din totalul de energie electrică din energie regenerabilă. Dar de ce energia eoliană avansează în fața altor surse, cum ar fi hidroenergia, biomasa și solarul?

Energy.gov are răspunsul la întrebarea de mai sus. Departamentul spune că energia eoliană este cea mai mare sursă de energie regenerabilă din SUA, deoarece oferta eoliană a țării este abundentă și nu poate fi epuizată. Un alt motiv este că parcurile eoliene pot fi construite pe fermele sau fermele existente.

Investiții în noi proiecte de energie eoliană

Energy.gov raportează că SUA au instalat aproape 17 GW de putere eoliană nouă în 2020, ducând totalul la aproape 122 GW. Pentru a înțelege ce înseamnă acest lucru în limbajul de zi cu zi, să ne uităm la ce poate face 1 GW: poate aprinde 110 milioane de LED-uri.

Proiectele de energie eoliană au, de asemenea, o contribuție indirectă la economia SUA. De exemplu, industria angajează peste 120.000 de lucrători cu normă întreagă în SUA. Fermierii care își pun terenurile disponibile pentru parcuri eoliene primesc, de asemenea, plăți anuale de închiriere de aproximativ 3.000 USD/MW de putere a turbinei.

La nivel global, Bloomberg.com raportează că lumea a cheltuit puțin mai mult de 500 de miliarde de dolari pe energie regenerabilă în 2020. Europa a investit 43 de miliarde de euro (50 de miliarde de dolari) în noi parcuri eoliene pe fondul pandemiei din 2020. Această investiție va aduce  20 GW de  putere nou instalată în următorii câțiva ani.

În SUA, nu este surprinzător faptul că  statul Texas este lider în generarea de energie electrică folosind energia eoliană. Raportând pentru Scientificamerican.com, Robert Fares scrie că statul Texas are mai mult de două ori capacitatea de generare a energiei din surse eoliane decât a oricărui alt stat.

Fares raportează că „Texas a investit miliarde de dolari în linii electrice de înaltă tensiune care leagă orașele din Texas de zona cu vânt puternic din Texasul de vest încă din 2008”. Prin această investiție, Texasul a generat 40% din electricitate timp de 17 ore continue pe 20 decembrie 2016.

La nivel global, China este lider atunci când vine vorba de generarea celei mai mari cantități de electricitate din energia eoliană. În 2019, a dispus de o putere instalată 236.402 MW. SUA urmează după China cu 105.466 MW instalați.

Worldpopulationreview.com raportează că „Șapte țări din Europa au atins niveluri ridicate de penetrare a energiei eoliene, cu valori de 41% din producție în Danemarca, 28% în Irlanda, 24% în Portugalia, 21% în Germania și 19% în Spania”.

Prețurile pentru  un kilowatt-oră eolian

Potrivit Agenției Internaționale pentru Energie Regenerabilă (IRENA), energia regenerabilă devine progresiv mai ieftină decât energia produsă din combustibili fosili. Dar la ce preț te poți aștepta să plătești pentru un kilowatt-oră de energie electrică produsă din energia eoliană?

IRENA are răspunsul: În 2019, „Eolianul onshore și offshore au scăzut [în cost] cu aproximativ 9%, ajungând la 0,053 USD/kWh și, respectiv, 0,115 USD/kWh.”

 Viitorul energiei eoliene

De-a lungul anilor, tehnologia energiei eoliene a progresat rapid. Energy.gov raportează că turbinele eoliene moderne sunt mai fiabile, mai eficiente din punct de vedere al costurilor și au atins puteri de mai mulți megawați.

În afară de ceea ce am văzut deja, sunt proiectate noi tehnologii inovatoare. De exemplu, Institutul de Tehnologie din California raportează că „Inginerii sunt în stadiile incipiente ale creării de turbine eoliene aeropurtate, în care componentele fie plutesc într-un gaz precum heliul, fie își folosesc propria aerodinamică pentru a rămâne sus în aer, unde vântul este mai puternic.”