ქარის ენერგია, ასევე ცნობილი როგორც ქარის ენერგია, არის ქარის აღმართვისა და მისი ელექტროენერგიად გადაქცევის საშუალება. ტურბინების საშუალო ქარის ეფექტურობა არის 35-45%.
ქარის ენერგიის წარმოება
ქარი წარმოიქმნება დედამიწის ატმოსფეროში დედამიწის ტემპერატურის განსხვავების გამო ადგილობრივ ან რეგიონალურ და გლობალურ მასშტაბებში. როდესაც თბილი ხდება, ის იზრდება და ტოვებს ადგილს დაბალი ჰაერის წნევით; ჰაერი ცივი რაიონებიდან ჰაერის მაღალი წნევით გადადის ჰაერის წნევის გასათანაბრებლად.
ქარის წისქვილები და ტურბინები სარგებლობენ კინეტიკური ენერგიით ან „მოძრაობის ენერგიით“, რომელიც ჰაერს ან ქარს ერთი ადგილიდან მეორეზე გადააქვს და ელექტროენერგიად გარდაქმნის.ქარის ტურბინები დგას ქარიან ადგილებში, ამიტომ ქარს შეუძლია ტურბინების პირების გადაადგილება. ეს პირები ატრიალებენ ძრავას, ხოლო გადაცემათა კოლოფი ზრდის ბრუნვას საკმარისად ელექტროენერგიის წარმოებისთვის. სხვადასხვა დიზაინის ტურბინები შესაფერისია სხვადასხვა პირობებისთვის.
ქარის ეფექტურობა და ქარის სიმძლავრის ფაქტორი
ქარის ეფექტურობა არ არის იგივე, რაც ქარის სიმძლავრის ფაქტორი, რაც განიხილება, როდესაც ადამიანები ფიქრობენ ენერგოეფექტურობაზე. Wind Watch განმარტავს განსხვავებას ორ ფენომენს შორის.
ქარის ეფექტურობა და მისი ლიმიტი
ქარის ეფექტურობა არის ქარში არსებული კინეტიკური ენერგიის რაოდენობა, რომელიც გარდაიქმნება მექანიკურ ენერგიად და ელექტროენერგიად. Betz Limit-ის მიერ აღწერილი ფიზიკის კანონები ამბობს, რომ მაქსიმალური თეორიული ზღვარი არის 59.6%. ქარს სჭირდება დანარჩენ ენერგიას პირების გვერდის ავლით. ეს სინამდვილეში კარგია. თუ ტურბინა დაჭერილი ენერგიის 100%-ით ქარი შეწყვეტს აფეთქებას და ტურბინის პირები ელექტროენერგიის გამომუშავებას ვერ შემობრუნდება.
ამჟამად არცერთ მანქანას არ შეუძლია გადააქციოს მთელი კინეტიკური ენერგიის 59,6% ქარიდან ელექტროენერგიად. არსებობს შეზღუდვები გენერატორების დამზადებისა და ინჟინერიის გამო, რაც კიდევ უფრო ამცირებს ენერგიის რაოდენობას, რომელიც საბოლოოდ გარდაიქმნება ძალაში. საშუალო დღეისათვის არის 35-45%, როგორც ზემოთ აღინიშნა. მაქსიმალურმა შესრულებამ შეიძლება მიაღწიოს 50%-ს Wind Watch-ის მიხედვით. ავსტრალიის მთავრობის დოკუმენტი (NSW) ასევე ეთანხმება, რომ 50% არის ქარის მაქსიმალური ეფექტურობის მიღება (გვ. 3).
ენერგოეფექტურობა არ იცვლება ისე, როგორც ქარის სიმძლავრის ფაქტორი, რომელიც დიდწილად დამოკიდებულია მდებარეობასა და ამინდის პირობებზე.
ქარის სიმძლავრის ფაქტორი
ქარის სიმძლავრის კოეფიციენტი არის გენერატორის მიერ წარმოებული ენერგიის რაოდენობა იმის საპირისპიროდ, თუ რა შეიძლება გამოიმუშაოს, თუ ის მუდმივად ფუნქციონირებდა პიკში სიმძლავრის დროს, შესაბამისად Green Tech Media. ქარის სიმძლავრის კოეფიციენტი განსხვავდება ადგილიდან და წელიწადის სხვადასხვა დროს, თუნდაც ერთი და იგივე ტურბინებით, რადგან ეს დამოკიდებულია ქარის სიჩქარეზე, მის სიმჭიდროვეზე და გენერატორის ზომაზე დამოკიდებული..ქარის სიმძლავრის ფაქტორის ოპტიმიზაცია შესაძლებელია იმ ადგილების არჩევით, სადაც იდეალური ქარის პირობები ჭარბობს წელიწადის მთელ ან დიდ ნაწილს. ასე რომ, მნიშვნელოვანია გავითვალისწინოთ ქარის სიმძლავრის ფაქტორი და მასზე მოქმედი პირობები, რათა მაქსიმალურად გაზარდოს სიმძლავრე.
- ქარის სიჩქარე30 მილ/სთ-ზე ქვემოთ წარმოქმნის მცირე ენერგიას Wind Watch-ის მიხედვით. სიჩქარის მცირე მატებაც კი შეიძლება გადაიზარდოს ღია EI-ის მიხედვით გამომუშავებული ენერგიის არსებით ზრდაში. გამომუშავებული ელექტროენერგია არის ქარის სიჩქარის კუბი, განმარტავს Wind EIS.
- ჰაერის სიმკვრივე უფრო გრილ რეგიონებში და ზღვის დონეზე, ვიდრე მთებში. ასე რომ, იდეალური ადგილები მაღალი ქარის სიმკვრივით არის ზღვები უფრო ცივი ტემპერატურით Open EI-ის მიხედვით. ეს არის ოფშორული ქარის წარმოების ფართომასშტაბიანი გაფართოების ერთ-ერთი მიზეზი.
- დიდ და მაღალ ტურბინებს შეუძლიათ ისარგებლონ მეტი ქარით მიწის ზემოთ და მათი ფრთების გაზრდილი სიგრძით. ამიტომ აქ ეკონომიკური მოსაზრებები მნიშვნელოვანი ხდება.
ტევადობის ფაქტორი მუდმივად იზრდება გაუმჯობესებული ტექნოლოგიით. 2014 წელს აშენებულმა ქარის ტურბინებმა მიაღწიეს სიმძლავრის კოეფიციენტს 41.2%-ს, 2004-2011 წლებში აშენებული ტურბინების 31.2%-თან შედარებით, Green Tech Media-ის თანახმად. თუმცა, ქარის სიმძლავრის ფაქტორზე გავლენას ახდენს არა მხოლოდ ტექნოლოგია, არამედ თავად ქარის ხელმისაწვდომობაც. ამრიგად, 2015 წელს ტურბინების სიმძლავრის კოეფიციენტი წინა წლების საშუალოზე დაბალი იყო „ქარის გვალვის“გამო, განმარტავს Green Tech Media.
შედარება სხვა დენის წყაროებთან
ქარის ენერგოეფექტურობა უკეთესია, ვიდრე ქვანახშირის ენერგოეფექტურობა. ნახშირის ენერგიის მხოლოდ 29-37% გარდაიქმნება ელექტროენერგიად და გაზს აქვს თითქმის იგივე ეფექტურობა, როგორც ქარი, როგორც გაზში არსებული ენერგიის 32-50% შეიძლება გარდაიქმნას ელექტროენერგიად.
თუმცა, სიმძლავრის ფაქტორების თვალსაზრისით, წიაღისეული საწვავი უკეთესად მუშაობდა, ვიდრე ქარი აშშ-ში 2016 წელს აშშ-ს ენერგეტიკული ინფორმაციის ადმინისტრაციის (EIA) მიხედვით.
-
განახლებადი ქარხნების წინააღმდეგ ნახშირის ქარხნები აშშ-ში მუშაობდნენ თავიანთი სიმძლავრის 52,7%-ით.
- გაზის ქარხნების სიმძლავრის ფაქტორი აშშ-ში 56% იყო.
- ბირთვულ ენერგიას ქონდა სიმძლავრის კოეფიციენტი 92,5%, არაწიაღისეული საწვავისთვის გზშ-ს მონაცემების მიხედვით.
- ჰიდროენერგეტიკული სიმძლავრის კოეფიციენტი იყო 38%.
- ქარის სიმძლავრის კოეფიციენტი იყო 34,7%.
ენერგიის სხვადასხვა წყაროდან გამომავალი სიმძლავრის შედარებისას უმჯობესია გავითვალისწინოთ არა მხოლოდ სიმძლავრის ფაქტორი, არამედ მათი ენერგოეფექტურობა. ეს არის ის, რაც ქარისგან ენერგიის გამომუშავების გაზრდას კონკურენტულს და განხორციელებადს ხდის წიაღისეულ საწვავთან შედარებით, რომელსაც ასევე აწუხებს მათ მიერ გამოწვეული დაბინძურების პრობლემები.
შეწყვეტა გავლენას ახდენს ქარის ენერგიის გამომუშავებაზე
ქარის ენერგია იტანჯება წყვეტებით, რადგან ქარი ყოველთვის არ არის ხელმისაწვდომი და შეიძლება ააფეთქოს სხვადასხვა სიჩქარით, რაც ნიშნავს, რომ ენერგია წარმოიქმნება არათანმიმდევრულ დონეზე.ენერგიის წყვეტა არის ფენომენი, სადაც ენერგია მიუწვდომელია უწყვეტი მრავალი ფაქტორის გამო, რომლებსაც ადამიანები ვერ აკონტროლებენ. ამიტომ არის მიწოდების ცვალებადობა.
გადაწყვეტილებები წყვეტილების შესახებ
რადგან ქარის ტურბინებიდან ელექტროენერგიის გამომუშავება მერყეობს საათიდან საათამდე, ან თუნდაც წამში, ელექტროენერგიის მიმწოდებლებს უნდა ჰქონდეთ უფრო დიდი ენერგიის რეზერვები, რათა დააკმაყოფილონ და შეინარჩუნონ ელექტრომომარაგების თანმიმდევრული დონე, განმარტავს ამერიკელი მეცნიერი. წყვეტა ნიშნავს არა მხოლოდ ნაკლოვანებებს, არამედ ექსცესების პერიოდებსაც; ეს ასევე იძლევა შესაძლო გადაწყვეტას. ამერიკელი მეცნიერი განმარტავს, რომ ქარის ენერგიის წყაროების რაოდენობის მატებასთან ერთად, ამინდისა და ქარის პირობების ადგილობრივმა განსხვავებამ შეიძლება დააბალანსოს ხარვეზები და ჭარბი რაოდენობა.
გაუმჯობესებული ამინდის პროგნოზი და მოდელირება ასევე აადვილებს ქარის ენერგიის ხანმოკლე ცვლილებების გათვალისწინებას. წყაროების ნაზავი ასევე აუცილებელია ქარის ელექტროენერგიის გამომუშავების დღიური ან სეზონური განსხვავებებისთვისაც კი.
მიუხედავად წყვეტილებისა, ფართოდ გავრცელებულმა ახალი ქარის ელექტროსადგურები მთელს აშშ-ში, რეალურად დაეხმარა ელექტროენერგიის მიწოდების სტაბილიზაციას, განსაკუთრებით ექსტრემალური ამინდის დროს ტეხასის Clean Technica-ს მიხედვით.
ფასი
2017 წელს Independent-მა გამოაცხადა, რომ ქარისგან ენერგიის წარმოება უფრო იაფი იყო, ვიდრე წიაღისეული საწვავისგან. 2017 წელს მეგავატ-საათის (მგვტ.სთ) წარმოება 50 დოლარი დაჯდა. ტექნოლოგიის გაუმჯობესებით, ხარჯები კვლავ იკლებს, რაც მას უფრო მიმზიდველს ხდის, ვიდრე ჩვეულებრივი დამაბინძურებელი ენერგიის წყაროები. აშშ იმედოვნებს, რომ ხელი შეუწყოს ამ მოძრაობას მთავრობის სტიმულირების მიცემით, გაზარდოს ქარის ენერგიის წილი, რომელიც 2016 წელს ელექტროენერგიის 6%-ს უზრუნველყოფდა EIA-ს მიხედვით.
Wind EIS აღნიშნავს, რომ ხარჯების 80% არის კაპიტალური ხარჯები, რომლებიც დაკავშირებულია ტურბინების დამონტაჟებასთან, ხოლო 20% ფუნქციონირებს. თუმცა, იმის გამო, რომ საწვავის ხარჯები არ არის დაკავშირებული და მთელი სიცოცხლის ციკლის განმავლობაში გამომუშავებული ენერგიის გათვალისწინებით, ქარის ენერგია კონკურენტუნარიანია.
ნახშირბადის გარეშე ენერგია
ქარის ენერგია წიაღისეული საწვავის ენერგიის ერთ-ერთი ყველაზე ეფექტური ალტერნატივაა. ვარაუდობენ, რომ 2050 წლისთვის 139 ქვეყანა, რომელიც ამჟამად იყენებს მსოფლიოს ენერგიის 99%-ს, შეიძლება გამოიყენოს 100%-ით განახლებადი ენერგია. 2017 წლის მსოფლიო ფორუმის მოხსენების თანახმად, ქარი და მზის ერთად შეიძლება უზრუნველყონ ამ ენერგიის 97%. ეს ხელს შეუწყობს გლობალური დათბობის შეკავებას 1.5C-მდე. იქნება ეს ქარის ელექტროსადგური ბორცვზე თუ სანაპირო ზოლის გასწვრივ, ქარის ტურბინის ტექნოლოგია გვთავაზობს ბევრად უფრო ეფექტურ გზას გამოსაყენებელი ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის, ვიდრე არაგანახლებადი ტრადიციული წყაროები.
