L'energia eòlica, també coneguda com a energia eòlica, és el mitjà per aprofitar el vent i convertir-lo en electricitat. L'eficiència eòlica mitjana de les turbines està entre el 35-45%.
Producció d'energia eòlica
El vent es produeix a l'atmosfera terrestre a causa de la diferència de temperatures terrestres localment o a escala regional i global. Quan s'escalfa, puja deixant el lloc amb baixa pressió d'aire; l'aire de les regions més fresques amb pressions d'aire més altes entra per igualar la pressió de l'aire.
Els molins i turbines eòliques aprofiten l'energia cinètica o "energia de moviment" que mou l'aire o el vent d'un lloc a un altre i el converteix en electricitat. Els aerogeneradors s'aixequen en llocs amb vent, de manera que el vent pot moure les pales de les turbines. Aquestes fulles fan girar un motor i els engranatges augmenten les rotacions prou per produir electricitat. Els diferents dissenys de turbines són adequats per a diferents condicions.
Eficiència del vent i factor de capacitat del vent
L'eficiència del vent no és el mateix que el factor de capacitat del vent, que és el que es parla quan la gent pensa en l'eficiència energètica. Wind Watch explica la diferència entre els dos fenòmens.
Eficiència del vent i el seu límit
L'eficiència del vent és la quantitat d'energia cinètica del vent que es converteix en energia mecànica i electricitat. Les lleis de la física descrites per Betz Limit diuen que el límit teòric màxim és del 59,6%. El vent necessita la resta de l'energia per passar per sobre de les pales. Això de fet és bo. Si una turbina atrapa el 100% de l'energia del vent deixaria de bufar i les pales d'una turbina no poden girar per produir electricitat.
No obstant això, en l'actualitat, cap màquina no pot convertir tot el 59,6% de l'energia cinètica atrapada del vent a l'electricitat. Hi ha límits a causa de la forma en què es fabriquen i dissenyen els generadors, que disminueixen encara més la quantitat d'energia que finalment es converteix en energia. La mitjana actualment és del 35-45%, com s'ha indicat anteriorment. El rendiment màxim al màxim podria arribar al 50% segons Wind Watch. Un document del govern australià (NSW) també concorda que el 50% és la màxima eficiència del vent que es pot obtenir (pàg. 3).
L'eficiència energètica no varia tant com el factor de capacitat del vent, que depèn en gran mesura de la ubicació i les condicions meteorològiques.
Factor de capacitat del vent
El factor de capacitat eòlica és la quantitat d'energia produïda per un generador en comparació amb la que podria produir si funcionés tot el temps a la màxima capacitat, segons Green Tech Media. El factor de capacitat eòlica acostuma a variar d'un lloc a un altre i en diferents èpoques de l'any, fins i tot amb les mateixes turbines, ja que depèn de la velocitat del vent, la seva densitat i l'àrea escombrada que depèn de la mida del generador assenyala Open EI. El factor de capacitat del vent es pot optimitzar escollint llocs on predominen les condicions ideals del vent durant la totalitat o la major part de l'any. Per tant, és important tenir en compte el factor de capacitat del vent i les condicions que hi influeixen per maximitzar la producció de potència.
- Velocitat del ventper sota de 30 milles per hora produeix poca energia segons Wind Watch. Fins i tot petits augments de velocitat poden traduir-se en un augment substancial de la potència generada segons Open EI. L'electricitat generada és el cub de la velocitat del vent explica Wind EIS.
- La densitat de l'aire és més a les regions més fresques i al nivell del mar que a les muntanyes. Per tant, els llocs ideals amb alta densitat de vent són mars amb temperatures més fredes segons Open EI. Aquesta és una de les raons de l'expansió a gran escala de la generació eòlica marina.
- Les turbines més grans i més altes poden aprofitar més vent més alt sobre el terra i per l'augment de l'envergadura de les seves pales. Per tant, les consideracions econòmiques adquireixen importància aquí.
El factor de capacitat augmenta constantment amb la tecnologia millorada. Les turbines eòliques construïdes el 2014 van assolir un factor de capacitat del 41,2% en comparació amb el 31,2% de les turbines construïdes entre el 2004 i el 2011, segons Green Tech Media. No obstant això, el factor de capacitat del vent es veu afectat no només per la tecnologia, sinó també per la pròpia disponibilitat del vent. Així, el 2015 el factor de capacitat de les turbines es trobava per sota de la mitjana dels anys anteriors a causa de la "sequera del vent", explica Green Tech Media.
Comparació amb altres fonts d'alimentació
L'eficiència energètica del vent és millor que l'eficiència energètica del carbó. Només el 29-37% de l'energia del carbó es converteix en electricitat i el gas té gairebé la mateixa eficiència que el vent, ja que el 32-50% de l'energia del gas es pot convertir en electricitat.
No obstant això, pel que fa als factors de capacitat, els combustibles fòssils van tenir un millor rendiment que el vent als Estats Units el 2016 segons l'Administració d'informació d'energia dels EUA (EIA).
-
renovables vs fàbriques Les plantes de carbó als EUA funcionaven al 52,7% de la seva capacitat.
- El factor de capacitat de les plantes de gas va ser del 56% als EUA.
- L'energia nuclear tenia un factor de capacitat del 92,5%, segons les xifres de l'EIA per als combustibles no fòssils.
- El factor de capacitat de l'energia hidràulica era del 38%.
- El factor de capacitat de l'energia eòlica va ser del 34,7%.
En comparar la potència de sortida de diferents fonts d'energia, és millor tenir en compte no només el factor de capacitat, sinó també la seva eficiència energètica. Això és el que fa que l'augment de la generació d'energia a partir de l'eòlica sigui competitiu i factible en comparació amb els combustibles fòssils que també es veuen molestats pels problemes de contaminació que provoquen.
La intermitència afecta la producció d'energia eòlica
L'energia eòlica pateix la intermitència, ja que el vent no sempre està disponible i pot bufar a diferents velocitats, la qual cosa significa que l'energia es genera a nivells inconsistents. La intermitència energètica és el fenomen en què l'energia no està disponible contínuament a causa de molts factors que les persones no poden controlar. Per tant, hi ha variació en l'oferta.
Solucions a la intermitència
Atès que la generació d'energia dels aerogeneradors fluctua d'hora en hora, o fins i tot d'un segon a segon, els proveïdors d'energia necessiten tenir reserves d'energia més grans per assolir i mantenir nivells consistents de subministrament d'energia, explica el científic nord-americà. La intermitència significa no només mancances sinó també períodes d'excessos; això també proporciona una possible solució. El científic nord-americà explica que a mesura que augmenta el nombre de fonts d'energia eòlica, les diferències locals en les condicions meteorològiques i del vent poden equilibrar les mancances i els excessos.
La millora de les previsions meteorològiques i la modelització també fan que sigui més fàcil tenir en compte els canvis a curt termini de l'energia eòlica. També és necessària una combinació de fonts per fins i tot les diferències diürnes o estacionals en la generació d'energia eòlica.
Independentment de la intermitència, els nous parcs eòlics generalitzats als EUA, en realitat, han ajudat a estabilitzar el subministrament d'energia, especialment durant el temps extrem a Texas, segons Clean Technica.
Cost
El 2017, The Independent va anunciar que la producció d'energia a partir del vent era més barata que la dels combustibles fòssils. Va costar 50 dòlars produir un megawatt-hora (MWh) el 2017. Amb la millora de la tecnologia, els costos continuen baixant, fent-lo més atractiu que les fonts d'energia contaminants convencionals. Els Estats Units esperen estimular aquest moviment proporcionant incentius governamentals per augmentar la proporció de l'energia eòlica que va proporcionar el 6% de la seva electricitat el 2016, segons l'EIA.
Wind EIS assenyala que el 80% dels costos són costos de capital implicats en la instal·lació de les turbines i el 20% està operatiu. Tanmateix, atès que no hi ha cap cost de combustible, i tenint en compte l'energia generada durant tot el seu cicle de vida, l'energia eòlica és competitiva.
Energia sense carboni
L'energia eòlica és una de les alternatives més eficients a l'energia dels combustibles fòssils. Es preveu que per a l'any 2050, 139 països que actualment utilitzen el 99% de l'energia mundial podrien estar utilitzant energia 100% renovable. L'eòlica i la solar podrien proporcionar junts fins al 97% d'aquesta energia, segons un Informe del Fòrum Mundial de 2017. Això pot ajudar a contenir l'augment de l'escalfament global per sota dels 1,5ºC. Tant si es tracta d'un parc eòlic al vessant d'un turó com al llarg d'una costa, la tecnologia dels aerogeneradors ofereix una manera molt més eficient de generar electricitat utilitzable que les fonts tradicionals no renovables.
