Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

18.2: Енергія вітру

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    3842

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Енергія вітру виникає внаслідок руху повітря. Він приводиться в рух сонячною енергією (перепади температури повітря викликають повітряні потоки). Вітер перетворює турбіну, яка живить генератор (рис.\(\PageIndex{a}\)). Лопаті ротора вітрової турбіни працюють як крило літака або лопатка ротора вертольота. Коли вітер протікає поперек лопаті, тиск повітря з одного боку лопаті зменшується, і це призводить до того, що ротор обертається. Ротор з'єднується з генератором безпосередньо або через ряд передач, які прискорюють обертання і дозволяють фізично менший генератор. Подібно до виробництва електроенергії з вугілля, природного газу або ядерної енергії, обертовий рух змушує магніти обертатися всередині дротяних котушок для виробництва електроенергії. За даними Американської вітроенергетичної асоціації, 39% всіх нових електрогенеруючих потужностей в США в 2019 році припало на вітер.

    Діаграма внутрішньої частини вітротурбіни, що показує вітер обертається лопатями ротора, який живить генератор
    Малюнок\(\PageIndex{a}\): (1) Коли вітер дме над лопатями вітрової турбіни, він змушує лопаті підніматися і обертатися. (2) Обертові лопаті повертають вал, який з'єднаний з генератором. (3) Генератор створює електрику, коли він обертається. Зображення та підпис (модифіковані) з EPA (публічне надбання).

    Інтерактивний елемент

    Клацніть тут для інтерактивної анімації, яка ілюструє, як працюють вітрові турбіни.

    Переваги вітроенергетики

    Вітер є одним з найдешевших джерел відновлюваної енергії, а його розширення створює робочі місця (рисунок\(\PageIndex{b}\)). Як і багато відновлюваних джерел енергії, вітрові турбіни не виділяють забруднювачів повітря або сприяють зміні клімату, і їм не потрібна вода для охолодження. Оскільки вітрова турбіна має невеликий фізичний слід щодо кількості електроенергії, яку вона виробляє, багато вітроелектростанцій розташовані на сільськогосподарських та пасовищних угіддях. Вони сприяють економічній стійкості, забезпечуючи додатковий дохід фермерам та скотоводам, дозволяючи їм залишатися в бізнесі та утримувати своє майно від розробки для інших цілей. Наприклад, енергію можна виробляти шляхом установки вітрових турбін в горах Аппалачі США замість того, щоб займатися видаленням вершини гори для видобутку вугілля. Офшорні вітрові турбіни на озерах або океані можуть мати менший вплив на навколишнє середовище, ніж турбіни на суші, а вітри до 50% сильніші та стабільніші на шельфі, ніж на суші (рис.\(\PageIndex{c}\)).

    Детально про те, як Samsø використовує 100% відновлюваної енергії
    Малюнок\(\PageIndex{b}\): Данський острів Самсе був першим регіоном в країні, який переходив на 100% відновлювану енергію, спираючись на морський вітер, береговий вітер, солому (біопаливо) та сонячну енергію. Текст на зображенні: «Самсе: Енергетичний самодостатній острів. Перший острів, який став повним енергетичним самодостатнім через 10 років. Самсе: Острів Факти- Площа: 114 км 2, Населення: 4,000, Інвестиції: DKK 368 мільйонів. 11 берегових вітрових турбін- 1 турбіна виробляє достатньо електроенергії для живлення 630 будинків. Турбіни передають електроенергію на материк, коли виробляється більше електроенергії, ніж острів може споживати. Офшорні вітрові турбіни - 10 103-метрові морські вітрогенератори, побудовані в 2003 році, виробляють більше енергії, ніж острів використовує для транспорту. 11 1-МВт наземних вітрових турбін виробляють 28 000 МВт·год. Це більше електроенергії, ніж загальне споживання острова і еквівалент 690 000 галонів нафти. 3X солом'яні рослини - Traneberg - обігріває 263 домогосподарства, Баллен/Брунді - обігріває 232 домогосподарства, Онсб'єрг - обігріває 76 домогосподарств. Сонячна електростанція- Одна з теплових установок отримує тепло від 2500 м 2 сонячних батарей. Це поєднується з котлом на дровах потужністю 900 кВт. Надмірна енергія - надлишок електроенергії, виробленої з морських вітроелектростанцій, інвестується в нові енергетичні проекти. Зображення за допомогою інфографіки GDS (CC-BY) та Національного агентства геопросторової розвідки (публічне надбання).
    Високі білі вітрові турбіни, кожна з трьома лопатями на пустельному ландшафтіРяд високих, білих вітрових турбін, кожна з трьома лопатями, плаваючі в морі. Вітрильники крихітні в порівнянні.
    Малюнок\(\PageIndex{b}\): Вітряні турбіни можуть знаходитися на суші (на суші, зліва) або в океані (офшорні, праворуч). Ліве зображення Джошуа Вінчелл/USFWS (суспільне надбання). Зображення праворуч CGP Grey (CC-BY).

    Недоліки вітроенергетики

    Вітроенергетика має кілька проблем. Вітрові турбіни ефективні лише в регіонах з досить сильним вітром, щоб виробляти достатню кількість електроенергії. Навіть в регіонах з сильними вітрами доступність вітру переривчаста. Це можна пом'якшити використанням акумуляторів для накопичення енергії, але ємність акумулятора, незважаючи на безперервний технологічний прогрес, все ще обмежена. Деякі люди відчувають естетичні проблеми, коли вони бачать їх на ландшафті, а деяким людям не подобається звук, який видають лопатки вітрових турбін. Кілька вітрових турбін загорівся, а деякі просочилися мастильними рідинами, хоча це відносно рідко. Було виявлено, що турбіни спричиняють смерть птахів та кажанів, особливо якщо вони розташовані вздовж їх міграційного шляху, хоча комунікаційні вежі та домашні коти становлять більшу загрозу. Є деякі невеликі наслідки від будівництва вітрових проектів або ферм, такі як будівництво службових доріг, виробництво самих турбін та бетон для фундаментів.

    Атрибуція

    Модифікований Мелісою Ха з наступних джерел: