Czy moglibyśmy całkowicie zasilać wszystkie samochody energią wiatrową?

  • Vlad Krasen
  • 0
  • 3591
  • 46
Galeria zdjęć: Odnowienie sieci Na farmie wiatrowej w pobliżu Montezuma w Kanadzie zarysowuje się sylwetka turbin wiatrowych. Zobacz zdjęcia z odnawiania sieci. AP Photo / Charlie Riedel

Aby odpowiedzieć na to pytanie, musimy przestać myśleć o energii jako o prostym towarze - czymś, co należy wytwarzać i konsumować. Zamiast tego pomyśl o ludzkim zachowaniu, wzorcach i zwyczajach jazdy oraz o kaprysach wiatru i pogody. Następnie zastanów się, jak wszystkie te czynniki zmieszają się ze sobą i zrównoważy moc, która może być faktycznie wytwarzana przez wiatr oraz kiedy i jak zostanie wykorzystana przez kierowców..

Jeśli zastanowiłeś się nad tym, prawdopodobnie odpowiedź, do której doszedłeś, brzmi „nie”. I miałbyś rację - przynajmniej do pewnego stopnia. Jak powiedziano, pełna odpowiedź leży w wielu zmiennych. Zatem, jak zobaczysz, jest możliwe (ale mało prawdopodobne), że pewnego dnia odpowiedź może brzmieć „tak”.

Kwestia samochodów napędzanych energią wiatrową nie dotyczy podaży i popytu, a bardziej socjologicznych i kulturowych zmian w nawykach i sposobie myślenia. Przejście z mil na galon do kilowatogodzin na milę oznacza coś więcej niż umieszczenie baterii w miejscu, w którym kiedyś znajdował się zbiornik paliwa. Chodzi o zmianę nawyków jazdy, nawyków związanych z podróżowaniem, a nawet naszej koncepcji pracy i dojazdów do pracy. Ale kiedy (i jeśli) te tradycje kulturowe ulegną zmianie, energia wiatrowa nadal będzie niewystarczająca. Jasne, mógłby wygenerować niezbędną moc, ale tylko wtedy, gdyby było wystarczająco dużo farm wiatrowych i tylko gdyby było wystarczająco dużo sposobów na dystrybucję energii - jeśli i jeśli i jeśli. Ale wiatr jest kapryśną bestią, pomimo nowoczesnych technik prognozowania. Wiatr jest sezonowy, wiatr jest zależny od burz, a wiatr jest zmienny i zmienny - znacznie bardziej niż ludzkie zachowanie.

Jest jednak możliwe, że wiatr stanie się częścią portfela alternatywnych źródeł energii, które kiedyś zastąpią bardziej tradycyjne elektrownie na węgiel, gaz ziemny i olej. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się, dlaczego wiatr nie może zasilać krajowej floty samochodów, ale może działać dobrze jako jedno z narzędzi w większym zestawie źródeł energii, które czekają, aby Stany Zjednoczone stały się bardziej ekologicznym i oszczędnym paliwowo krajem.

Zawartość
  1. Wiatr jest nieprzewidywalny
  2. Sama siła wiatru to za mało
  3. How Will Wind Help?
Kierownik projektu, Rusty Hurt, otwiera drzwi u podstawy jednej z wież turbin wiatrowych w Montezuma, Kanada. Farma wiatrowa składa się ze 170 wież o wysokości 289 stóp i może wytworzyć energię elektryczną wystarczającą do zasilenia 40 000 gospodarstw domowych. AP Photo / Charlie Riedel

Profesor z Massachusetts Institute of Technology (MIT), Stephen Connors, badał interakcję alternatywnych źródeł energii i elektryczności, zanim termin globalne ocieplenie wszedł do wspólnego języka.

Powiedział, że patrząc na potencjał energii wiatrowej jako paliwa dla floty samochodów elektrycznych w kraju, ludzie powinni widzieć raczej czas niż geografię. Krótko mówiąc, zamiast patrzeć, skąd pochodzi prąd, należy przyjrzeć się, kiedy energia elektryczna jest potrzebna.

„Dużym problemem związanym z pojazdami elektrycznymi jest to, że ludzie chcą ładować je w nocy” - powiedział Connors.

Obecnie większość energii elektrycznej wytwarzana jest przy użyciu turbin parowych opalanych gazem, węglem lub ropą naftową. Zamiast pozwalać turbinom na bezczynność w nocy, firmy utrzymują pracę generatorów w ciemności, co wytwarza ogromną nadwyżkę energii elektrycznej - nawet przy zmniejszonej wydajności - kiedy ludzie jej najmniej potrzebują. O ile oczywiście nie jesteś właścicielem pojazdu elektrycznego (EV) podłączonego do sieci przez noc, wtedy generowanie nadwyżki, a tym samym niższa cena, działa na twoją korzyść.

Jednak energia wiatrowa nie działa według tego schematu. Zamiast tego energia wiatrowa jest w mniejszym stopniu zależna od przewidywalnego zegara, a bardziej od wzorców pogodowych - tylko w pewnym stopniu przewidywalna i nie podążająca za ludzkimi wzorcami.

„Istnieje dość rozbieżność we wzorcach ładowania pojazdów elektrycznych i kiedy energia wiatrowa staje się dostępna” - powiedział Connors.

Connors powiedział, że najlepszy czas na wytwarzanie energii wiatrowej to miesiące zimowe, kiedy wiatry są często najsilniejsze. W ramach większych wzorców sezonowych występują również wzorce z dnia na dzień, różniące się w zależności od regionu pogodowego w kraju. To są trendy, które dyktują bardziej bezpośrednią produkcję energii wiatrowej. Zasadniczo wiatr może uzupełniać potrzeby elektryczne floty pojazdów elektrycznych, ale nie może być jedynym źródłem w oparciu o wzorce sezonowe i regionalne, które dostarczają wiatr niezbędny do produkcji energii.

„Ten składnik sezonowy nie spełnia obecnie potrzeb” - powiedział Connors.

Linia elektrowni wiatrowych Interstate 10 w pobliżu Palm Springs w Kalifornii AP Photo / Michael Caulfield

Zasilanie krajowej floty samochodowej energią wiatrową wiąże się z wieloma założeniami. Przede wszystkim założenie, że flota będzie zasilana elektrycznie. Według źródeł rządowych i prywatnych byłby to wyczyn sam w sobie.

Ale nawet jeśli ten scenariusz się spełni, co Connors i inni uważają za mało prawdopodobne do co najmniej 2050 r., Liczby nadal są zniechęcające.

Obecne dane wskazują, że Stany Zjednoczone zużywają benzynę na podróż na około 400 milionów galonów (1,5 miliona litrów) dziennie. Samochód elektryczny, za którym stoi nowoczesna technologia, wymaga około 40 kilowatogodzin, aby osiągnąć taką samą odległość, jak samochód o średniej prędkości około 15 mil na galon (6,4 km na litr).

Liczby te są przybliżonymi szacunkami i nie uwzględniają terenu, wydajności samochodów i wielu innych czynników. Wskazują jednak na szerszy obraz, ponieważ krajowi producenci energii elektrycznej musieliby wytwarzać około 16 bilionów kilowatogodzin energii dziennie, aby osiągnąć mniej więcej taki sam poziom energii, jaki jest wytwarzany przez benzynę zużytą w tym samym okresie..

W bardziej osobistej skali szacuje się, że jeden samochód zużywa około 500 galonów (1893 litrów) paliwa rocznie. Opierając się na tej samej liczbie 40 kilowatogodzin na galon, jeden samochód wymagałby około 20 000 kilowatogodzin energii każdego roku, aby pokonać konserwatywne 10 000 mil (16 093 kilometrów). W 2006 roku Departament Transportu Stanów Zjednoczonych oszacował liczbę samochodów osobowych na około 251 milionów. Zredukuj liczby, a ostateczny wynik to kolejna zniechęcająca liczba. Ale wtedy całkowita ilość energii elektrycznej wyprodukowanej w Stanach Zjednoczonych ze wszystkich źródeł w 2007 roku wyniosła ponad 4 biliony megawatogodzin [źródło: U.S. Energy Information Administration]. Jedna megawatogodzina równa się 1000 kilowatogodzin.

Zasadniczo kraj mógłby przejść na pojazdy elektryczne, aby zaspokoić popyt, ale nie tylko dzięki energii wiatrowej. Zamiast tego do wykonania zadania będzie potrzebny większy portfel energii odnawialnej.

Budynek sądu hrabstwa Atchison jest przyćmiony przez turbiny wiatrowe w Rock Port w stanie Missouri. Farma wiatrowa składająca się z czterech turbin o wysokości 250 stóp zapewnia energię wystarczającą do zasilenia 1400-metrowego miasta. AP Photo / Charlie Riedel

Chociaż wpływają na niego wahania sezonowe, wiatr może stać się źródłem czystej, odnawialnej energii.

Turbiny wiatrowe występują w dwóch głównych formach - pionowej i poziomej. Odmiana pozioma, przypominająca gigantyczne śmigła, jest obecnie najczęściej pokazywana w reklamach. Pionowe turbiny wyglądają bardziej jak nowoczesna rzeźba, prawie jak gigantyczna trzepaczka do jajek ustawiona na polu.

Oba wykorzystują zmodyfikowane konstrukcje płatów, aby uchwycić wiatr jako siłę napędową do obracania turbiny. Podczas wirowania wytwarzają energię elektryczną. Ta energia elektryczna jest wykorzystywana bezpośrednio jako uzupełnienie większego systemu lub wychwytywana i magazynowana.

Jedną z zalet wiatru jest to, że potencjał wytwórczy nie jest liniowy. Na przykład w przypadku generacji liniowej jeden obrót generatora wyprodukowałby jedną kilowatogodzinę energii elektrycznej. Jednak generacja wiatru wytwarza energię elektryczną do potęgi trzech. Oznacza to, że ilość wiatru potrzebna do obrócenia generatora przez jeden obrót w rzeczywistości wytwarza trzy kilowatogodziny.

Mając tę ​​zaletę, liczba farm wiatrowych (lub banków turbin) jest w tym momencie stosunkowo niewielka.

Connors, podobnie jak wielu innych naukowców zajmujących się energią, twierdzi, że elektryczność wiatrowa byłaby wykorzystywana jako część większego pakietu odnawialnych źródeł energii, w tym energii geotermalnej, wodnej, słonecznej i biomasy. Energia jądrowa jest często dodawana do listy, ponieważ jest to źródło energii wolne od węgla.

Portfel ten prawdopodobnie będzie ewoluował wraz z rosnącą liczbą pojazdów elektrycznych, a także rosnącą bazą technologiczną, w tym proponowaną „inteligentną” siecią elektryczną, która będzie przesuwać nadwyżkę energii elektrycznej tam, gdzie jest najbardziej potrzebna, w oparciu o obliczenia zapotrzebowania w czasie rzeczywistym.

Ale nawet wtedy Connors powiedział, że patrzy na rok 2050 (przynajmniej) dla floty pojazdów w pełni elektrycznych, biorąc pod uwagę scenariusz Mojżesza. ZA Scenariusz Mojżesza, powiedział, był to idealny zestaw okoliczności, w których regulacje rządowe, polityka i opinia publiczna są zgodne, co pozwala na płynną, bezproblemową podróż do przyszłej ziemi obiecanej.

„Nie zdarza się to często” - powiedział. W rzeczywistości jako przykładu użył samochodów hybrydowych. Pierwsza dostępna na rynku hybryda, Toyota Prius, trafiła na rynki USA około 10 lat temu. Dopiero teraz, ponad dziesięć lat później, stają się one powszechnie dostępne jako opcja samochodowa. Biorąc pod uwagę fakt, że krajowa flota samochodowa potrzebuje od 15 do 20 lat, aby całkowicie pozbyć się starszych modeli na rzecz nowych, a także brak opłacalnych i akceptowanych samochodów elektrycznych, rok 2050 byłby idealną datą, ale prawdopodobnie nie będzie. osiągnął.

Na razie wygląda na to, że wiatr poruszy więcej drzew niż samochodów - ale to może się zmienić w odległej przyszłości.

Aby uzyskać więcej informacji na temat odnawialnych źródeł energii, skorzystaj z łączy na następnej stronie.

Powiązane artykuły

  • Jak działają elektrownie wodne
  • Jak działa energia jądrowa
  • Jak działają sieci energetyczne
  • Jak działają ogniwa słoneczne
  • Jak działa energia wiatrowa
  • Jak działają ładowarki do turbin wiatrowych
  • Jak działa energia geotermalna
  • Jak działają akumulatory samochodów elektrycznych

Więcej świetnych linków

  • Amerykańskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej
  • Departament Energii Stanów Zjednoczonych
  • Administracja Informacji Energetycznej Stanów Zjednoczonych

Źródła

  • Amerykańskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej. (23 czerwca 2010) http://www.awea.org/
  • Connors, Stephen. Profesor, Massachusetts Institute of Technology. Wywiad osobisty. Przeprowadzone 19 listopada 2009.
  • Departament Energii Stanów Zjednoczonych. (23 czerwca 2010) http://www.energy.gov/
  • Administracja Informacji Energetycznej Stanów Zjednoczonych. (23 czerwca 2010) http://www.eia.doe.gov/



Jeszcze bez komentarzy

Najciekawsze artykuły o tajemnicach i odkryciach. Wiele przydatnych informacji o wszystkim
Artykuły o nauce, kosmosie, technologii, zdrowiu, środowisku, kulturze i historii. Wyjaśniasz tysiące tematów, abyś wiedział, jak wszystko działa