Windenergie, ook bekend as windkrag, is die manier om wind in te span en dit in elektrisiteit te omskep. Die gemiddelde winddoeltreffendheid van turbines is tussen 35-45%.
Produksie van windkrag
Wind word in die aarde se atmosfeer geproduseer as gevolg van verskil in aardtemperature plaaslik of op 'n streeks- en globale skaal. Wanneer warm warm word, styg dit op en verlaat die plek met lae lugdruk; lug uit koeler streke met hoër lugdruk beweeg in om lugdruk gelyk te maak.
Windmeulens en turbines trek voordeel uit die kinetiese energie of "bewegingsenergie" wat lug of wind van een plek na 'n ander beweeg en dit na elektrisiteit omskakel. Windturbines word op winderige plekke opgerig, sodat die wind die lemme van turbines kan beweeg. Hierdie lemme draai 'n motor, en ratte verhoog die rotasies genoeg om elektrisiteit te produseer. Verskillende ontwerpe van turbines is geskik vir verskillende toestande.
Winddoeltreffendheid en windkapasiteitfaktor
Winddoeltreffendheid is nie dieselfde as windkapasiteitsfaktor nie, wat bespreek word wanneer mense aan energiedoeltreffendheid dink. Wind Watch verduidelik die verskil tussen die twee verskynsels.
Winddoeltreffendheid en die limiet daarvan
Winddoeltreffendheid is die hoeveelheid kinetiese energie in die wind wat na meganiese energie en elektrisiteit omgeskakel word. Wette van fisika beskryf deur Betz Limit sê die maksimum teoretiese limiet is 59,6%. Die wind vereis dat die res van die energie verby die lemme waai. Dit is in werklikheid goed. As 'n turbine vasgevang is, sal 100% van die energie wind ophou waai en die lemme van 'n turbine kan nie draai om elektrisiteit te produseer nie.
Dit is egter nie vir enige masjien tans moontlik om al die vasgekeerde 59.6% van kinetiese energie van wind na elektrisiteit om te skakel nie. Daar is perke as gevolg van die manier waarop kragopwekkers gemaak en ontwerp word, wat die hoeveelheid energie wat uiteindelik na krag omgeskakel word, verder verminder. Die gemiddelde is tans 35-45%, soos hierbo genoem. Die maksimum by piekprestasie kan 50% bereik volgens Wind Watch.’n Australiese regeringsdokument (NSW) stem ook saam dat 50% die maksimum winddoeltreffendheid is wat verkry kan word (bl. 3).
Energiedoeltreffendheid verskil nie soveel soos die windkapasiteitsfaktor nie, wat tot 'n groot mate van ligging en weerstoestande afhang.
Windkapasiteitfaktor
Die windkapasiteitsfaktor is die hoeveelheid energie wat deur 'n kragopwekker geproduseer word teenoor wat dit kan produseer as dit die hele tyd op piekkapasiteit funksioneer, volgens Green Tech Media. Windkapasiteitsfaktor is geneig om van plek tot plek en op verskillende tye van die jaar te wissel, selfs met dieselfde turbines, aangesien dit afhang van die spoed van wind, sy digtheid en gevee area wat afhang van die grootte van die kragopwekker wys op Open EI. Windkapasiteitsfaktor kan geoptimaliseer word deur plekke te kies waar ideale windtoestande die hele of die grootste deel van die jaar heers. Dit is dus belangrik om die windkapasiteitsfaktor en die toestande wat dit beïnvloed in ag te neem om kraguitset te maksimeer.
- Windspoedonder 30 myl per uur produseer min energie volgens Wind Watch. Selfs klein toenames in spoed kan vertaal word in aansienlike toename in krag wat volgens Open EI gegenereer word. Elektrisiteit opgewek is die kubus van die windspoed verduidelik Wind EIS.
- Lugdigtheid is meer in koeler streke en op seevlak as in berge. Die ideale plekke met hoë winddigtheid is dus see met kouer temperature volgens Open EI. Dit is een rede vir die grootskaalse uitbreiding in aflandige windopwekking.
- Groter en hoër turbines kan voordeel trek uit meer wind hoër bo die grond en deur die groter span van hul lemme. Ekonomiese oorwegings word dus hier belangrik.
Die kapasiteitsfaktor word voortdurend verhoog met verbeterde tegnologie. Windturbines wat in 2014 gebou is, het 'n kapasiteitsfaktor van 41,2% bereik, vergeleke met 31,2% vir turbines wat tussen 2004-2011 gebou is, volgens Green Tech Media. Die kapasiteitsfaktor van wind word egter nie net deur tegnologie beïnvloed nie, maar ook deur die beskikbaarheid van wind self. Dus, in 2015 was kapasiteitsfaktor van turbines onder vorige jare se gemiddelde as gevolg van "winddroogte" verduidelik Green Tech Media.
Vergelyking met ander kragbronne
Die energiedoeltreffendheid van wind is beter as die energiedoeltreffendheid van steenkool. Slegs 29-37% van die energie in steenkool word omgeskakel na elektrisiteit en gas het byna dieselfde doeltreffendheid as wind aangesien 32-50% van die energie in gas na elektrisiteit omgeskakel kan word.
In terme van kapasiteitsfaktore het fossielbrandstowwe egter in 2016 beter gevaar as wind in die VSA volgens die Amerikaanse energie-inligtingsadministrasie (EIA).
-
hernubare vs fabrieke Steenkoolaanlegte in die VSA het 52,7% van hul kapasiteit gehad.
- Die kapasiteitsfaktor vir gasaanlegte was 56% in die VSA.
- Kernkrag het 'n kapasiteitsfaktor van 92.5% gehad, volgens OIE-syfers vir nie-fossielbrandstowwe.
- Hidrokrag se kapasiteitsfaktor was 38%.
- Windkrag se kapasiteitsfaktor was 34.7%.
Wanneer die kraglewering van verskillende energiebronne vergelyk word, is dit beter om nie net die kapasiteitsfaktor in ag te neem nie, maar ook hul energiedoeltreffendheid. Dit is wat die verhoging van die kragopwekking uit wind mededingend en haalbaar maak in vergelyking met fossielbrandstowwe wat ook gepla word deur die besoedelingsprobleme wat dit veroorsaak.
Intermittensie beïnvloed windenergie-uitset
Windenergie ly aan onderbreking, aangesien wind nie altyd beskikbaar is nie, en teen verskillende spoed kan waai, wat beteken dat krag teen teenstrydige vlakke opgewek word. Energie-intermittensie is die verskynsels waar energie nie deurlopend beskikbaar is nie as gevolg van baie faktore wat mense nie kan beheer nie. Daarom is daar variasie in aanbod.
Oplossings vir onderbreking
Aangesien die opwekking van krag vanaf windturbines van uur tot uur, of selfs tweede tot sekonde wissel, moet kragverskaffers groter energiereserwes hê om aan konsekwente vlakke van kragvoorsiening te voldoen en te handhaaf, verduidelik die American Scientist. Onderbroke beteken nie net tekorte nie, maar ook tydperke van buitensporighede; dit bied dan ook 'n moontlike oplossing. Die American Scientist verduidelik dat namate die aantal bronne van windkrag toeneem, plaaslike verskille in weer- en windtoestande tekorte en oormaat kan balanseer.
Verbeterde weervoorspellings en modellering maak dit ook makliker om selfs korttermynveranderinge in windkrag in te reken. 'n Mengsel van bronne is ook nodig om selfs daaglikse of seisoenale verskille in windkragopwekking.
Ongeag die onderbreking, wydverspreide nuwe windplase regoor die VSA, het eintlik gehelp om kragtoevoer te stabiliseer, veral tydens uiterste weer in Texas volgens Clean Technica.
Koste
In 2017 het The Independent aangekondig dat die produksie van energie uit wind goedkoper is as uit fossielbrandstowwe. Dit het $50 gekos om 'n megawatt-uur (MWh) in 2017 te produseer. Met die verbetering van tegnologie, bly koste daal, wat dit aantrekliker maak as konvensionele besoedelende energiebronne. Die VSA hoop om hierdie beweging aan te spoor deur regeringsaansporings te verskaf, om die aandeel van windkrag te verhoog wat 6% van sy elektrisiteit in 2016 verskaf het volgens EIA.
Wind EIS merk op dat 80% van die koste kapitaalkoste is wat betrokke is by die installering van die turbines, en 20% is in werking. Aangesien daar egter geen brandstofkoste betrokke is nie, en met inagneming van die krag wat in sy hele lewensiklus opgewek word, is windenergie mededingend.
Koolstofvrye energie
Windenergie is een van die doeltreffender alternatiewe vir fossielbrandstofenergie. Daar word voorspel dat 139 lande wat tans 99% van die wêreld se energie gebruik teen 2050 100% hernubare energie kan gebruik. Wind en sonkrag kan saam soveel as 97% van hierdie energie verskaf, volgens 'n 2017 World Forum Report. Dit kan help om aardverwarming tot onder 1.5C te beperk. Of dit nou 'n windplaas op 'n heuwel of langs 'n kuslyn is, windturbinetegnologie bied 'n baie meer doeltreffende manier om bruikbare elektrisiteit op te wek as nie-hernubare tradisionele bronne.
