Как работает ветер? Раскрываем силу возобновляемой энергии

Ветроэнергетика — впечатляющий подвиг человеческих инноваций. Как ветер работает в возобновляемой энергетике? Давайте разберемся. Здесь я раскрою основы ветроэнергетики и переведу сложные идеи в простые для понимания идеи. К концу вы будете лучше понимать физику ветроэнергетики.

Содержание:
– Что такое ветер и как он образуется?
– Процесс преобразования ветра в энергию
– Влияние ветроэнергетики на окружающую среду
– Технологические достижения в области ветроэнергетики
– Будущее ветроэнергетики

Это не просто бриз, который вы чувствуете в тихий день. Ветер — это движение воздуха, и он движется из-за неравномерного нагрева поверхности Земли солнцем. Это приводит к разнице давления, и воздух течет из областей высокого давления в области низкого давления, так мы получаем ветер. Сила ветра заключается в его способности перемещать большие объемы воздушной массы. Эта воздушная масса обладает значительной силой, поскольку она может перемещать океаны и формировать континенты.

Вращение Земли (и география) также способствуют формированию ветра: эффект Кориолиса изгибает ветер в формы, характерные для вращения Земли, в то время как горы и долины направляют и ускоряют ветер над ними. Все эти природные силы приводят к разнообразию ветрового климата по всему миру, каждый из которых имеет свои собственные возможности и проблемы для ветроэнергетики.

На основе этих моделей они могут определить потенциальные места для ветряных электростанций, где ветер надежный и сильный, что является ключевым полем битвы следующего энергетического сдвига.

Ветер одновременно сильный и постоянный — это поле битвы, на котором выковывается будущее возобновляемой энергетики.

Кинетическая энергия ветра преобразуется в электричество в замечательном инженерном применении. Все начинается с ветряной турбины: большой конструкции с внушительными вращающимися лопастями, которые предназначены для использования кинетической энергии ветра. Когда дует ветер, он заставляет лопасти вращаться вокруг ротора. Вращающийся ротор, в свою очередь, вращает генератор и вырабатывает электричество.

Насколько эффективно это делается, зависит от ряда факторов. Скорость ветра, плотность воздуха и технологии, используемые для преобразования его в полезную энергию, играют свою роль. Самым важным из этих факторов является скорость ветра, поскольку мощность, доступная от ветра, пропорциональна кубу его скорости — это означает, что удвоение скорости ветра увеличит доступную энергию в восемь раз.

Преобразование энергии ветра также выиграло от технологических достижений. Лучшие (более прочные) материалы лопастей, оптимизированные профили лопастей и оптимизированные системы управления — все это способствует высокой эффективности преобразования энергии, которую демонстрируют сегодняшние коммерческие ветровые турбины.

Ветроэнергетика приветствуется, потому что она имеет очень малый экологический след, и ее производство не выделяет никаких парниковых газов (в отличие от ископаемого топлива). Фактически, ветроэнергетика является ключом к замедлению изменения климата. Кроме того, ветряные электростанции требуют на удивление мало земли, и сельское хозяйство может продолжаться или земля остается дикой, что является благом для местного биоразнообразия.

Но, как и все источники энергии, развитие ветроэнергетики имеет экологические последствия. Хотя они и уменьшились, строительство ветровых электростанций может нарушить местные экосистемы, а птицы и летучие мыши могут погибнуть от турбин. Зеленая энергетическая промышленность должна быть внимательна к этим проблемам и продолжать продвигать технологические решения, которые уменьшают воздействие на дикую природу.

Однако я также считаю, что экологические преимущества ветроэнергетики неоспоримы. Этот вид энергии вытесняет электроэнергию, получаемую из ископаемого топлива, которая загрязняет воздух и требует много воды для производства, тем самым делая нашу планету гораздо более здоровым местом для детей наших детей.

Ветроэнергетика — это область головокружительных инноваций, с постоянным потоком новых технологий, снижающих стоимость ветроэнергетики, делающих ее более надежной и расширяющих ее применимость. Одной из самых значительных недавних инноваций является практика оффшорных ветровых электростанций. Морской ветер быстрее и надежнее наземного, и, следовательно, более продуктивен.

Вторая технология, которая обещает значительно расширить потенциал поставок, — это плавающие ветровые турбины. Это турбины, которые не закреплены на морском дне, поэтому их можно размещать в водах, которые слишком глубоки для закрепленных турбин, тем самым открывая новые обширные области для ветроэнергетики.

Аналогичным образом, интеллектуальные сети и технологии накопления энергии повышают надежность ветроэнергетики: накопление энергии позволяет не только использовать ветроэнергетику в непиковые периоды высокого спроса на энергию, но и наращивать производство других видов возобновляемых источников энергии, таких как солнечная фотоэлектрическая энергия, в периоды нехватки ветра.

Будущее, похоже, обещает ветроэнергетике светлые перспективы. Постоянный технологический прогресс в сочетании с глобальным сдвигом в пользу возобновляемой энергии означает, что ветер будет играть важную роль в энергетическом балансе будущего. Значительное снижение стоимости ветроэнергетики в сочетании с поддерживающей политикой и инвестициями делает ветроэнергетику конкурентоспособной по сравнению с традиционными источниками энергии.

Более того, ветроэнергетика будет способствовать экономическому развитию и созданию рабочих мест, от строительства ветровых электростанций до обслуживания турбин. По мере того, как сообщества по всему миру начнут использовать энергию ветра, примеров преимуществ чистой возобновляемой энергии будет только больше.

В целом, использование ветра как возобновляемой энергии заключается в изучении того, как он работает. От его генерации до новейших технологий, каждая часть ветроэнергетики позволяет нам увидеть пути ее использования, что ведет нас к более светлому и более зеленому будущему с помощью ветроэнергетики.

Революция возобновляемой энергии, которая только начинается, строится на энергии ветра. Понять, как работает ветер, значит начать понимать силы природы, которые движут этим невероятным технологическим новшеством. Понять, как мы все можем извлечь из этого пользу. Это отредактированный отрывок из книги Wind! The Spirit and Science of Air in Motion (Farrar Straus Giroux) Отто Э. Витте.