Vėjo energija, dar vadinama vėjo energija, yra vėjo panaudojimo ir pavertimo elektra priemonė. Vidutinis turbinų vėjo efektyvumas yra tarp 35-45%.
Vėjo energijos gamyba
Vėjas susidaro žemės atmosferoje dėl žemės temperatūrų skirtumo vietos arba regioniniu ir pasauliniu mastu. Kai šilta įkaista, ji pakyla, palikdama vietą su žemu oro slėgiu; oras iš vėsesnių regionų, kur oro slėgis didesnis, juda, kad išlygintų oro slėgį.
Vėjo malūnai ir turbinos naudojasi kinetine energija arba „judesio energija“, kuri perkelia orą ar vėją iš vienos vietos į kitą ir paverčia jį elektra. Vėjo jėgainės statomos vėjuotose vietose, todėl vėjas gali išjudinti turbinų mentes. Šios mentės suka variklį, o krumpliaračiai padidina sukimąsi pakankamai, kad pagamintų elektros energiją. Įvairioms sąlygoms tinka skirtingos konstrukcijos turbinos.
Vėjo efektyvumo ir vėjo galios koeficientas
Vėjo efektyvumas nėra tas pats, kas vėjo galios koeficientas, apie kurį kalbama, kai galvojama apie energijos vartojimo efektyvumą. „Wind Watch“paaiškina skirtumą tarp dviejų reiškinių.
Vėjo efektyvumas ir jo riba
Vėjo efektyvumas – tai vėjo kinetinės energijos kiekis, kuris paverčiamas mechanine energija ir elektra. Betz Limit aprašyti fizikos dėsniai teigia, kad maksimali teorinė riba yra 59,6%. Vėjas reikalauja likusios energijos, kad pūstų pro mentes. Tai iš tikrųjų yra gerai. Jei turbina įstrigo 100% energijos, vėjas nustotų pūsti ir turbinos mentės negalėtų pasisukti gaminti elektros.
Tačiau šiuo metu jokia mašina negali paversti visos įstrigusios 59,6 % vėjo kinetinės energijos į elektros energiją. Yra apribojimų, susijusių su generatorių gamybos ir inžinerijos būdu, o tai dar labiau sumažina energijos kiekį, kuris galiausiai paverčiamas galia. Vidurkis šiuo metu yra 35–45%, kaip minėta aukščiau. Pagal „Wind Watch“maksimalus našumas piko metu gali siekti 50%. Australijos vyriausybės dokumente (NSW) taip pat sutinkama, kad 50 % yra didžiausias vėjo efektyvumas, kurį galima gauti (3 p.).
Energijos vartojimo efektyvumas nesiskiria taip stipriai, kaip vėjo galios koeficientas, kuris labai priklauso nuo vietos ir oro sąlygų.
Vėjo galios koeficientas
Vėjo galios koeficientas yra generatoriaus pagaminamos energijos kiekis, palyginti su tuo, ką jis galėtų pagaminti, jei visą laiką veiktų didžiausiu pajėgumu, teigia Green Tech Media. Vėjo galios koeficientas yra linkęs skirtis įvairiose vietose ir skirtingu metų laiku, net ir naudojant tas pačias turbinas, nes jis priklauso nuo vėjo greičio, jo tankio ir nuo generatoriaus dydžio priklausomo ploto, kuris priklauso nuo generatoriaus dydžio.. Vėjo pajėgumo koeficientą galima optimizuoti pasirenkant vietas, kur idealios vėjo sąlygos vyrauja visus ar didesnę metų dalį. Taigi, norint maksimaliai padidinti galią, svarbu atsižvelgti į vėjo galios koeficientą ir jį įtakojančias sąlygas.
- Vėjo greitismažesnis nei 30 mylių per valandą pagamina mažai energijos pagal Wind Watch. Net nedidelis greičio padidėjimas gali žymiai padidinti generuojamą galią pagal Open EI. Pagaminta elektra yra vėjo greičio kubas, paaiškina vėjo EIS.
- Oro tankis didesnis vėsesniuose regionuose ir jūros lygyje nei kalnuose. Taigi idealios vietos su dideliu vėjo tankiu yra jūros, kurių temperatūra pagal Open EI yra žemesnė. Tai yra viena iš priežasčių, kodėl vėjo jėgainių gamyba jūroje išplito.
- Didesnės ir aukštesnės turbinos gali pasinaudoti didesniu vėjo pranašumu aukščiau virš žemės ir dėl didesnio jų menčių tarpo. Todėl čia svarbūs ekonominiai sumetimai.
Pajėgumo koeficientas nuolat didinamas tobulinant technologijas. Remiantis „Green Tech Media“, 2014 m. pastatytų vėjo turbinų pajėgumas siekė 41,2 %, palyginti su 31,2 % turbinų, pastatytų 2004–2011 m. Tačiau vėjo galios koeficientą įtakoja ne tik technologijos, bet ir pats vėjo prieinamumas. Taigi, 2015 m. turbinų galios koeficientas buvo mažesnis nei ankstesnių metų vidurkis dėl „vėjo sausros“, aiškina Green Tech Media.
Palyginimas su kitais maitinimo š altiniais
Vėjo energijos vartojimo efektyvumas yra geresnis nei anglies energijos vartojimo efektyvumas. Tik 29–37 % anglies energijos paverčiama elektra, o dujų efektyvumas beveik toks pat kaip vėjo, nes 32–50 % dujose esančios energijos gali būti paversta elektra.
Tačiau pagal galios koeficientus, remiantis JAV energetikos informacijos administracijos (EIA) duomenimis, iškastinis kuras 2016 m. JAV buvo geresnis nei vėjas.
-
atsinaujinantys prieš gamyklas JAV anglies gamyklos veikė 52,7 % savo pajėgumo.
- Dujų jėgainių galios koeficientas JAV buvo 56 %.
- Branduolinės energijos galios koeficientas buvo 92,5 %, remiantis PAV duomenimis apie neiškastinį kurą.
- Hidro energijos galios koeficientas buvo 38%.
- Vėjo energijos galios koeficientas buvo 34,7%.
Lyginant skirtingų energijos š altinių galią, geriau atsižvelgti ne tik į galios koeficientą, bet ir į jų energinį efektyvumą. Dėl to vėjo energijos gamybos didinimas yra konkurencingas ir įmanomas, palyginti su iškastiniu kuru, kurį taip pat vargina taršos problemos.
Nutrūkimai turi įtakos vėjo energijos išeigai
Vėjo energija kenčia nuo pertrūkių, nes vėjas ne visada pasiekiamas ir gali pūsti skirtingu greičiu, o tai reiškia, kad energija generuojama nenuosekliai. Energijos nutrūkimas yra reiškinys, kai energija nėra nuolat prieinama dėl daugelio veiksnių, kurių žmonės negali kontroliuoti. Todėl pasiūla skiriasi.
Sprendimai dėl pertraukų
Kadangi vėjo turbinų energijos generavimas svyruoja nuo valandos iki valandos ar net sekundės iki sekundės, energijos tiekėjai turi turėti didesnių energijos atsargų, kad atitiktų ir išlaikytų pastovų energijos tiekimo lygį, aiškina Amerikos mokslininkas. Pertraukiamumas reiškia ne tik trūkumus, bet ir perteklius; tai taip pat suteikia galimą sprendimą. Amerikos mokslininkas aiškina, kad didėjant vėjo energijos š altinių skaičiui, vietiniai oro ir vėjo sąlygų skirtumai gali subalansuoti trūkumus ir perteklių.
Patobulintos orų prognozės ir modeliavimas taip pat leidžia lengviau atsižvelgti į net trumpalaikius vėjo energijos pokyčius. Š altinių derinys taip pat būtinas norint išlyginti paros ar sezoninius vėjo energijos gamybos skirtumus.
Nepaisant pertrūkių, JAV plačiai paplitę nauji vėjo jėgainių parkai iš tikrųjų padėjo stabilizuoti energijos tiekimą, ypač esant ekstremalioms oro sąlygoms Teksase, kaip teigia Clean Technica.
Kaina
2017 m. „The Independent“paskelbė, kad energijos gamyba iš vėjo buvo pigesnė nei iš iškastinio kuro. 2017 m. pagaminti megavatvalandę (MWh) kainavo 50 USD. Tobulėjant technologijoms, sąnaudos ir toliau mažėja, todėl jos tampa patrauklesnės už įprastus teršiančius energijos š altinius. JAV tikisi paskatinti šį judėjimą suteikdamos vyriausybės paskatas, kad padidėtų vėjo energijos dalis, kuri 2016 m. pagal PAV sudarė 6 % elektros energijos.
Wind EIS pažymi, kad 80 % išlaidų sudaro kapitalo sąnaudos, susijusios su turbinų įrengimu, o 20 % – eksploatacinės išlaidos. Tačiau vėjo energija yra konkurencinga, kadangi tai nėra susijusi su degalų sąnaudomis ir atsižvelgiant į per visą jos gyvavimo ciklą pagamintą energiją.
Energija be anglies
Vėjo energija yra viena iš efektyvesnių alternatyvų iškastinio kuro energijai. Prognozuojama, kad iki 2050 m. 139 šalys, kurios šiuo metu naudoja 99 % pasaulio energijos, galės naudoti 100 % atsinaujinančios energijos. Remiantis 2017 m. Pasaulio forumo ataskaita, vėjas ir saulė kartu galėtų suteikti net 97 % šios energijos. Tai gali padėti sustabdyti visuotinį atšilimą iki žemiau 1,5 laipsnio. Nesvarbu, ar tai vėjo jėgainių parkas kalvos šlaite, ar palei pakrantę, vėjo turbinų technologija yra daug efektyvesnis būdas gaminti naudojamą elektros energiją nei naudojant neatsinaujinančius tradicinius š altinius.
