Eficiência da Energia Eólica

A energia eólica, também conhecida como energia eólica, é o meio de aproveitar o vento e transformá-lo em eletricidade. A eficiência média do vento das turbinas está entre 35-45% .

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Produção de energia eólica

O vento é produzido na atmosfera terrestre devido à diferença nas temperaturas terrestres localmente ou em uma escala regional e global. Quando aquecido se aquece sobe saindo do local com baixa pressão de ar; o ar de regiões mais frias com pressões de ar mais altas se move para equalizar a pressão do ar.

Eficiência do vento e fator de capacidade do vento

Eficiência eólica não é o mesmo que fator de capacidade eólica, que é o que se discute quando se pensa em eficiência energética. Wind Watch explica a diferença entre os dois fenômenos.

Eficiência do vento e seu limite

A eficiência do vento é a quantidade de energia cinética do vento que é convertida em energia mecânica e eletricidade. Leis da física descritas por Limite de Betz diz que o limite máximo teórico é 59,6%. O vento requer o resto da energia para passar pelas lâminas. Na verdade, isso é bom. Se uma turbina capturasse 100% da energia, o vento pararia de soprar e as pás de uma turbina não poderiam girar para produzir eletricidade.

No entanto, não é possível para nenhuma máquina, no momento, converter todos os 59,6% aprisionados de energia cinética do vento em eletricidade. Existem limites devido à forma como os geradores são feitos e projetados, o que diminui ainda mais a quantidade de energia que é finalmente convertida em potência. A média atual é de 35-45%, conforme observado acima. O máximo no desempenho de pico pode chegar a 50% de acordo com o Wind Watch. A Documento do governo australiano (NSW) também concorda que 50% é a eficiência máxima do vento que pode ser obtida (pág. 3).

A eficiência energética não varia tanto quanto o fator de capacidade eólica, que depende em grande parte da localização e das condições climáticas.

Fator de capacidade eólica

O fator de capacidade eólica é a quantidade de energia produzida por um gerador em relação ao que ele poderia produzir se funcionasse o tempo todo em capacidade de pico, de acordo com Green Tech Media . O fator de capacidade eólica tende a variar de local para local e em diferentes épocas do ano, mesmo com as mesmas turbinas, pois depende da velocidade do vento, sua densidade e área varrida que depende do tamanho do gerador aponta EI aberto . O fator de capacidade eólica pode ser otimizado escolhendo locais onde as condições de vento ideais prevalecem durante todo ou grande parte do ano. Portanto, é importante considerar o fator de capacidade eólica e as condições que o influenciam para maximizar a produção de energia.

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Velocidade do vento abaixo de 30 milhas por hora produz pouca energia de acordo com o Wind Watch. Mesmo pequenos aumentos na velocidade podem se traduzir em aumento substancial na energia gerada de acordo com o Open EI. A eletricidade gerada é o cubo da velocidade do vento explica Vento ICE .
Densidade do ar é mais nas regiões mais frias e ao nível do mar do que nas montanhas. Portanto, os locais ideais com alta densidade de vento são mares com temperaturas mais frias de acordo com o Open EI. Esta é uma das razões para a expansão em larga escala da geração eólica off-shore.
Turbinas maiores e mais altas podem tirar proveito de mais vento acima do solo e pela maior amplitude de suas pás. Considerações econômicas, portanto, tornam-se importantes aqui.

O fator de capacidade é constantemente aumentado com tecnologia aprimorada. As turbinas eólicas construídas em 2014 atingiram um fator de capacidade de 41,2%, em comparação com 31,2% para turbinas construídas entre 2004-2011, de acordo com a Green Tech Media. No entanto, o fator de capacidade do vento é afetado não apenas pela tecnologia, mas também pela própria disponibilidade do vento. Assim, em 2015, o fator de capacidade das turbinas estava abaixo da média dos anos anteriores devido à 'seca do vento', explica Green Tech Media.

Comparação com outras fontes de energia

A eficiência energética do vento é melhor do que a eficiência energética do carvão. Apenas 29-37% da energia do carvão é convertida em eletricidade e o gás tem quase a mesma eficiência do vento, pois 32-50% da energia do gás pode ser convertida em eletricidade.

No entanto, em termos de fatores de capacidade, combustíveis fósseis teve desempenho melhor do que o vento nos EUA em 2016, de acordo com NÓS. Administração de informações de energia (EIA) .

As carvoarias dos EUA operavam com 52,7% de sua capacidade.
O fator de capacidade das usinas a gás foi de 56% nos EUA.
A energia nuclear teve um fator de capacidade de 92,5%, segundo Números da EIA para combustíveis não fósseis .
O fator de capacidade da hidrelétrica foi de 38%.
O fator de capacidade da energia eólica foi de 34,7%.

Ao comparar a saída de potência de diferentes fontes de energia, é melhor considerar não apenas o fator de capacidade, mas também sua eficiência energética. É isso que torna o aumento da geração de energia eólica competitivo e viável em comparação com os combustíveis fósseis, que também são incomodados pelos problemas de poluição que causam.

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A intermitência afeta a produção de energia eólica

A energia eólica sofre intermitência, pois o vento nem sempre está disponível e pode soprar em velocidades variáveis, o que significa que a energia é gerada em níveis inconsistentes. Intermitência de energia é o fenômeno em que a energia não está disponível continuamente devido a muitos fatores que as pessoas não podem controlar. Portanto, há variação na oferta.

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Soluções para intermitência

Uma vez que a geração de energia das turbinas eólicas flutua de hora a hora, ou mesmo de segundo a segundo, os fornecedores de energia precisam ter maiores reservas de energia para atender e manter níveis consistentes de fornecimento de energia explica o Cientista americano . Intermitência significa não apenas deficiências, mas também períodos de excessos; isso também fornece uma solução possível. O cientista americano explica que, à medida que aumenta o número de fontes de energia eólica, as diferenças locais nas condições do tempo e do vento podem equilibrar déficits e excessos.

As previsões meteorológicas e a modelagem aprimoradas também tornam mais fácil levar em consideração, mesmo as mudanças de curto prazo na energia eólica. Uma mistura de fontes também é necessária para equilibrar as diferenças diurnas ou sazonais na geração de energia eólica.

Independentemente da intermitência, novos parques eólicos generalizados nos EUA ajudaram a estabilizar o fornecimento de energia, especialmente durante condições climáticas extremas no Texas, de acordo com Clean Technica .

Custo

Em 2017, O Independente anunciou que a produção de energia eólica era mais barata do que a de combustíveis fósseis. Custou US $ 50 para produzir um megawatt-hora (MWh) em 2017. Com o aprimoramento da tecnologia, os custos continuam caindo, tornando-o mais atraente do que as fontes convencionais de energia poluente. Os EUA esperam estimular esse movimento, fornecendo incentivos governamentais, para aumentar a participação da energia eólica que forneceu 6% de sua eletricidade em 2016, de acordo com EIA .

A Wind EIS observa que 80% dos custos são custos de capital envolvidos na instalação das turbinas e 20% é operacional. Porém, como não envolve custos com combustível, e considerando a energia gerada em todo o seu ciclo de vida, a energia eólica é competitiva.

Energia livre de carbono

A energia eólica é uma das alternativas mais eficientes à energia dos combustíveis fósseis. Prevê-se que até 2050, 139 países que atualmente usam 99% da energia mundial poderão usar 100% de energia renovável. Eólica e solar podem, juntos, fornecer até 97% dessa energia, de acordo com um Relatório do Fórum Mundial 2017 . Isso pode ajudar a conter o aumento do aquecimento global abaixo de 1.5C. Quer se trate de um parque eólico em uma encosta ou ao longo da costa, a tecnologia da turbina eólica oferece uma maneira muito mais eficiente de gerar eletricidade utilizável do que as fontes tradicionais não renováveis.