Hvorfor kan vi ikke generere al vores energi fra vindkraft?

Hvorfor kan vi ikke generere al den elektricitet, vi har brug for fra vinden? Det er et spørgsmål, som jeg ofte hører komme fra mennesker, der begynder at lære om de miljøudfordringer, vi står over for, og det er et godt spørgsmål. Ved første øjekast, det kan virke ligetil:Vi producerer allerede ren elektricitet ved hjælp af vindmøller, så vi ved, at det virker. Hvorfor ikke bare bygge masser og masser af dem, før vi producerer nok strøm, dermed løse problemerne forårsaget af beskidte kraftværker?

Desværre, som det ofte er tilfældet, virkeligheden er lidt mere kompleks end det. For at besvare dette spørgsmål, vi skal bedre forstå, hvordan vindkraft fungerer, og hvordan et elnet fungerer. Lad os dykke lige ind, skal vi?

Hvordan fungerer vindkraft?

Så langt så godt, men her kommer den virkelige udfordring:Vinden er periodisk. Nogle gange blæser det, nogle gange gør det ikke, og det er svært at forudsige mere end et par timer i forvejen, hvad det vil gøre. På grund af dette, vindmølleparker (grupper af vindmøller) har normalt to effektværdier:Et kapacitetsnummer, og et kapacitetsfaktornummer.

For eksempel, en vindmøllepark kan indeholde 200 vindmøller, der hver er vurderet til 1,5 megawatt. Kapaciteten på denne vindmøllepark er 300 megawatt (200 x 1,5), men hvor meget elektricitet den faktisk vil producere afhænger af mange faktorer, og hvis du ser på den gennemsnitlige produktion af alle disse vindmøller over et bestemt tidsrum - normalt et år - og du dividerer dette tal med den maksimale kapacitet for alle disse vindmøller, du får kapacitetsfaktor -nummeret.

Så f.eks. hvis vores vindmøllepark ovenfor opererer med 30% kapacitet, det ville producere et gennemsnit på 100 megawatt til enhver tid. Men det betyder ikke, at du kan regne med, at der kommer 100 megawatt ud; på en dag kan det være 300, og på andre kan det være 30. Dette er et problem, ikke kun fordi du skal bygge mange flere vindmøller, end kapacitetstallene kan få dig til at tro (og medierne rapporterer normalt kapacitetsnumre, ikke kapacitetsfaktorer), men også på grund af noget andet, som vi vil se i det næste afsnit nedenfor.

Hvordan fungerer Power Grid?

"Elproduktion og forbrug skal afbalanceres på tværs af hele nettet, fordi der forbruges energi næsten umiddelbart efter at den er produceret. En stor fejl i en del af nettet - medmindre det hurtigt kompenseres for - kan få strømmen til at omdirigere sig selv til at strømme fra de resterende generatorer til forbrugere over transmissionsledninger med utilstrækkelig kapacitet, forårsager yderligere fejl. En ulempe ved et bredt tilsluttet net er således muligheden for kaskadefejl og udbredt strømafbrydelse. "(Kilde)

Det betyder, at hvis vinden holder op med at blæse, og en vindmøllepark stopper med at producere elektricitet, en anden kilde til elektricitet er nødt til at afhente slakken.

Dette problem kan afhjælpes, hvis du har masser af vindmølleparker fordelt på et stort geografisk område, så når vinden ikke blæser et sted, chancerne er for at det blæser et andet sted. Dette hjælper, men løser ikke problemet helt. Husk, at nettet hele tiden skal afbalancere udbud og efterspørgsel, så hvis uheld har det, at der ikke er nogen eller lidt vind over de fleste af dine vindmølleparker på samme dag, du har stadig et problem. Så hvad skal vi gøre?

Hvad er fremtiden for vindkraft?

Men hvad kan vi gøre for at øge mængden af ​​ren, vedvarende energi produceres af vinden overalt?

Den første ting at gøre er at forbedre transmissionen . Mange områder har en overskud vindkraft, men de kan sælge det til andre områder, der med glæde vil købe det, fordi disse steder ikke er sammenkoblet. Der er også områder, hvor nye vindmølleparker kunne bygges, men de er ikke fordi der ikke er nogen transmissionslinjer. Et bedre distributionssystem ville gøre det lettere at kompensere for et underskud på den ene side ved at tappe på overskuddet på den anden side.

En anden måde at give elnettet mulighed for at håndtere mere vindkraft ville være at form efterspørgslen (betyder, at påvirke, hvor meget elektricitet mennesker og industrier bruger). Meget af det kan gøres ved hjælp af smart grid -teknologier, såsom smarte målere, der kan variere elprisen i realtid (når prisen er højere, efterspørgslen falder, når prisen er lavere, efterspørgslen stiger) og beskæftiger sig med energisulten industri, så de får tid til nogle af deres operationer for bedst muligt at udnytte den tilgængelige strøm.

For det tredje, øge lagerkapaciteten af nettet ville gøre en stor forskel. Lige nu, mest strøm skal bruges med det samme, når den produceres, med kun lidt af det gemt til senere brug (dette kan gøres med vandreservoirer på vandkraftværker, for eksempel). Hvis vi kunne lagre mere strøm, vi kunne tappe ind i den reserve, når vinden ikke blæser. Den store udfordring her er at have opbevaring, der er billig nok til at give mening. Dette kan kræve gennembrud inden for batteri- eller hyperkapacitorteknologi.

Endelig, den mest realistiske løsning synes at være diversificering . Vindkraft er den billigste form for vedvarende energi lige nu, men det bør kombineres med andre former for bedre at afbøde problem mellem problemer. Solcelleanlæg, solvarme, dyb sten geotermisk, bølgekraft, vandkraft (når det gøres rigtigt), biomasse, osv. Vi har brug for dem alle, sammen med et stort skub til effektivitet og bevarelse (det er normalt billigere at spare en watt end at producere en ny).