Rüzgar enerjisi olarak da bilinen rüzgar enerjisi, rüzgardan faydalanma ve onu elektriğe dönüştürme aracıdır. Türbinlerin ortalama rüzgar verimliliği %35-45 arasındadır.
Rüzgar Enerjisi Üretimi
Yerel veya bölgesel ve küresel ölçekte dünya sıcaklıklarındaki farklılıktan dolayı dünya atmosferinde rüzgar üretilir. Ilık, ısındığında yükselir ve mekanı düşük hava basıncına bırakır; Daha yüksek hava basıncına sahip daha soğuk bölgelerden gelen hava, hava basıncını eşitlemek için içeri girer.
Rüzgar değirmenleri ve türbinleri, havayı veya rüzgarı bir yerden başka bir yere taşıyıp elektriğe dönüştüren kinetik enerjiden veya "hareket enerjisinden" yararlanır. Rüzgar türbinleri rüzgarlı yerlere kurulur, böylece rüzgar türbin kanatlarını hareket ettirebilir. Bu bıçaklar bir motoru döndürür ve dişliler elektrik üretmeye yetecek kadar dönüş sayısını artırır. Farklı türbin tasarımları değişen koşullara uygundur.
Rüzgar Verimliliği ve Rüzgar Kapasitesi Faktörü
Rüzgar verimliliği, rüzgar kapasitesi faktörüyle aynı şey değildir, insanlar enerji verimliliği denildiğinde tartışılan konu da budur. Rüzgar Gözlemcisi iki fenomen arasındaki farkı açıklıyor.
Rüzgar Verimliliği ve Sınırı
Rüzgar verimliliği, rüzgardaki mekanik enerjiye ve elektriğe dönüştürülen kinetik enerji miktarıdır. Betz Limit tarafından açıklanan fizik kanunları, maksimum teorik limitin %59,6 olduğunu söylüyor. Rüzgar, enerjinin geri kalanının kanatların üzerinden geçmesini gerektirir. Bu aslında iyi bir şey. Enerjinin %100'ünü hapseden bir türbin rüzgarın esmesini durdurur ve türbinin kanatları elektrik üretmek için dönemez.
Ancak hiçbir makinenin rüzgardan hapsedilen %59,6'lık kinetik enerjinin tamamını elektriğe dönüştürmesi şu anda mümkün değil. Jeneratörlerin yapılma ve tasarlanma şekli nedeniyle, güce dönüştürülen enerji miktarını daha da az altan sınırlamalar vardır. Şu anda ortalama, yukarıda belirtildiği gibi %35-45'tir. Wind Watch'a göre en yüksek performans %50'ye ulaşabilir. Bir Avustralya hükümeti belgesi (NSW) de elde edilebilecek maksimum rüzgar verimliliğinin %50 olduğunu kabul ediyor (sayfa 3).
Enerji verimliliği, büyük ölçüde konuma ve hava koşullarına bağlı olan rüzgar kapasitesi faktörü kadar değişmez.
Rüzgar Kapasitesi Faktörü
Rüzgar kapasitesi faktörü, Green Tech Media'ya göre, bir jeneratörün her zaman en yüksek kapasitede çalışması durumunda üretebileceği enerji miktarına kıyasla ürettiği enerji miktarıdır. Rüzgar kapasitesi faktörü, rüzgarın hızına, yoğunluğuna ve jeneratörün büyüklüğüne bağlı olarak süpürülen alana bağlı olduğundan, aynı türbinlerde bile, yerden yere ve yılın farklı zamanlarında değişiklik gösterme eğilimindedir.. Rüzgar kapasitesi faktörü, yılın tamamında veya büyük bir bölümünde ideal rüzgar koşullarının hakim olduğu yerler seçilerek optimize edilebilir. Bu nedenle, güç çıkışını en üst düzeye çıkarmak için rüzgar kapasitesi faktörünü ve onu etkileyen koşulları dikkate almak önemlidir.
- Rüzgar hızıRüzgar İzleme'ye göre saatte 30 milin altı çok az enerji üretir. Hızdaki küçük artışlar bile Open EI'ye göre üretilen güçte önemli bir artışa dönüşebilir. Üretilen elektrik rüzgar hızının küpüdür Rüzgar EIS'sini açıklıyor.
- Hava yoğunluğu serin bölgelerde ve deniz seviyesinde dağlara göre daha fazladır. Yani yüksek rüzgar yoğunluğuna sahip ideal yerler Open EI'ye göre sıcaklığın daha soğuk olduğu denizlerdir. Bu, açık deniz rüzgar üretimindeki büyük ölçekli genişlemenin bir nedenidir.
- Daha büyük ve daha uzun türbinler yerden yüksekte ve kanat açıklığının artmasıyla daha fazla rüzgardan yararlanabilir. Bu nedenle burada ekonomik hususlar önem kazanıyor.
Gelişen teknolojiyle kapasite faktörü sürekli artırılıyor. Green Tech Media'ya göre 2014 yılında inşa edilen rüzgar türbinleri, 2004-2011 yılları arasında inşa edilen türbinlerde %31,2'ye kıyasla %41,2'lik bir kapasite faktörüne ulaştı. Ancak rüzgarın kapasite faktörü yalnızca teknolojiden değil aynı zamanda rüzgarın mevcudiyetinden de etkilenir. Green Tech Media, 2015 yılında türbinlerin kapasite faktörünün "rüzgar kuraklığı" nedeniyle önceki yılların ortalamasının altında kaldığını açıkladı.
Diğer Güç Kaynaklarıyla Karşılaştırma
Rüzgarın enerji verimliliği kömürün enerji verimliliğinden daha iyidir. Kömürdeki enerjinin yalnızca %29-37'si elektriğe dönüştürülür ve gaz, rüzgarla neredeyse aynı verime sahiptir, gazdaki enerjinin %32-50'si ise elektriğe dönüştürülebilir.
Ancak ABD Enerji Bilgi İdaresi'ne (EIA) göre kapasite faktörleri açısından fosil yakıtlar 2016 yılında ABD'de rüzgardan daha iyi performans gösterdi.
-
yenilenebilir vs fabrikalar ABD'deki kömür santralleri kapasitelerinin %52,7'siyle çalıştı.
- ABD'de gaz santrallerinin kapasite faktörü %56 idi.
- Fosil olmayan yakıtlara ilişkin EIA rakamlarına göre nükleer enerjinin kapasite faktörü %92,5'ti.
- Hidro enerjinin kapasite faktörü %38 oldu.
- Rüzgar enerjisinin kapasite faktörü %34,7 oldu.
Farklı enerji kaynaklarının güç çıkışını karşılaştırırken yalnızca kapasite faktörünü değil aynı zamanda enerji verimliliklerini de dikkate almak daha iyidir. Rüzgardan elektrik üretimini artırmayı, aynı zamanda neden oldukları kirlilik sorunlarıyla karşı karşıya olan fosil yakıtlarla karşılaştırıldığında rekabetçi ve uygulanabilir kılan da budur.
Kesinti Rüzgar Enerjisi Çıkışını Etkiler
Rüzgar enerjisi, rüzgar her zaman mevcut olmadığından ve değişen hızlarda esebildiğinden dolayı kesintilerden muzdariptir, bu da gücün tutarsız seviyelerde üretildiği anlamına gelir. Enerji kesintisi, insanların kontrol edemediği birçok faktör nedeniyle enerjinin sürekli olarak mevcut olmaması durumudur. Bu nedenle arzda değişkenlik var.
Kesintilere Çözümler
Rüzgar türbinlerinden elde edilen enerji saatten saate, hatta saniyeden saniyeye dalgalandığından, enerji tedarikçilerinin tutarlı güç kaynağı seviyelerini karşılamak ve sürdürmek için daha büyük enerji rezervlerine sahip olmaları gerektiğini açıklıyor Amerikalı Bilim Adamı. Aralıklılık sadece eksiklikler değil, aynı zamanda aşırılık dönemleri anlamına da gelir; bu da olası bir çözüm sağlar. American Scientist, rüzgar enerjisi kaynaklarının sayısı arttıkça hava ve rüzgar koşullarındaki yerel farklılıkların eksiklikleri ve fazlalıkları dengeleyebileceğini açıklıyor.
İyileştirilmiş hava tahminleri ve modelleme, rüzgar gücündeki kısa vadeli değişiklikleri bile hesaba katmayı kolaylaştırıyor. Rüzgar enerjisi üretiminde günlük veya mevsimsel farklılıkların dengelenmesi için kaynakların bir karışımı da gereklidir.
Clean Technica'ya göre, kesintilere bakılmaksızın, ABD çapındaki yaygın yeni rüzgar santralleri, özellikle Teksas'taki aşırı hava koşullarında güç kaynağının istikrara kavuşmasına yardımcı oldu.
Maliyet
2017'de The Independent, rüzgardan enerji üretiminin fosil yakıtlardan daha ucuz olduğunu duyurdu. 2017 yılında bir megawatt-saat (MWh) üretmek 50 dolara mal oldu. Gelişen teknolojiyle birlikte maliyetler düşmeye devam ediyor ve bu da onu geleneksel kirletici enerji kaynaklarından daha çekici hale getiriyor. ABD, EIA'ya göre 2016 yılında elektriğinin %6'sını sağlayan rüzgar enerjisinin payını artırmak için hükümet teşvikleri sağlayarak bu hareketi teşvik etmeyi umuyor.
Wind EIS, maliyetlerin %80'inin türbinlerin kurulumuyla ilgili sermaye maliyetleri olduğunu ve %20'sinin işletme maliyetleri olduğunu belirtiyor. Ancak hiçbir yakıt maliyeti söz konusu olmadığından ve tüm yaşam döngüsü boyunca üretilen güç dikkate alındığında rüzgar enerjisi rekabetçidir.
Karbonsuz Enerji
Rüzgar enerjisi, fosil yakıt enerjisine göre daha verimli alternatiflerden biridir. 2050 yılına gelindiğinde dünya enerjisinin yüzde 99'unu kullanan 139 ülkenin yüzde 100 yenilenebilir enerji kullanabileceği öngörülüyor. 2017 Dünya Forumu Raporuna göre rüzgar ve güneş birlikte bu enerjinin %97'sini sağlayabilir. Bu, küresel ısınmanın 1,5°C'nin altına yükselmesini kontrol altına almaya yardımcı olabilir. İster bir yamaçta ister kıyı şeridinde bir rüzgar çiftliği olsun, rüzgar türbini teknolojisi, yenilenemeyen geleneksel kaynaklara göre kullanılabilir elektrik üretmenin çok daha verimli bir yolunu sunar.
