Szélenergia: mi az, hogyan működik és világszintű elterjedése

Ismerje meg a szélenergia működését, előnyeit és globális elterjedését — tiszta, megújuló áramforrás, amely gyorsan alakítja át az energiaipart.

A szélenergia a szél energiájának átalakítása hasznosabb energiaformává, például villamos energiává. Ez egy megújuló energiaforrás, amely segít csökkenteni a földi levegő szennyezését.

A szélenergia-kapacitás gyorsan bővült, 2014 júniusában 336 GW volt, és a szélenergia-termelés a világ teljes villamosenergia-felhasználásának mintegy 4%-át tette ki, és gyorsan növekszik. A szélenergiát széles körben használják az európai országokban, és újabban az Egyesült Államokban és Ázsiában is. 2012-ben Dániában a villamosenergia-termelés mintegy 30%-át, Portugáliában 20%-át, Spanyolországban pedig 18%-át tette ki a szélenergia.

Hogyan működik a szélenergia?

A szélenergia a levegő mozgási (kinetikus) energiáját hasznosítja. A szél által meghajtott szélturbinák a légáramlatot lapátok forgó mozgásává alakítják; a forgó mozgást ezután egy generátor alakítja át villamos energiává.

• Főbb alkatrészek: lapátok (rotor), forgódob/szekrény (nacelle), sebességváltó (gearbox) vagy közvetlen hajtás, generátor, torony. A tornyon elhelyezett magasság növeli a szélsebességet és így a termelést.
• Alapelvek: a kihasználható teljesítmény a levegő sűrűségétől, a rotor felületétől és a szélsebesség köbével arányos. A technikai maximális hatásfokot a Betz-féle határ (Betz határ) szabja meg.
• Üzemadatok: minden turbina rendelkezik cut-in (működéskezdési), rated (névleges) és cut-out (leállítási) szélsebességgel, amelyek meghatározzák, mikor termel hatékonyan vagy mikor kell leállítani viharos körülmények miatt.

Telepítési típusok

• Szárazföldi (onshore) szélerőművek: olcsóbbak és gyorsabban telepíthetők, de korlátozza a rendelkezésre álló terület és a helyi elfogadás.
• Tengeri (offshore) szélerőművek: erősebb és folyamatosabb szelek, nagyobb turbinák, de magasabb beruházási és karbantartási költségek. A fejlődés iránya a sekély vizek mellett az úszó (floating) rendszerek felé is halad, így mélyebb tengeri területek is hasznosíthatók.

Előnyök

• Megújuló, a működés során nincs közvetlen szén-dioxid-kibocsátás.
• Üzemeltetési költségek viszonylag alacsonyak és az energia ára az elmúlt évtizedekben jelentősen csökkent.
• Skálázható: egyes projektek kisebb közösségi turbináktól a több száz turbinás mezőkig terjednek.
• Gyors telepítés és kombinálható más rendszerekkel (például napelemekkel, energiatárolókkal, hidrogéntermeléssel).

Kihívások és hatások

• Intermittencia: a szél nem állandó, ezért szükséges a hálózati integráció, előrejelzés, tárolás vagy rugalmassági intézkedések (például kapcsolt hálózatok, akkumulátorok, szabályozható erőművek).
• Helyi hatások: esztétika, zaj és a tájkép változása okozhat ellenállást a helyi lakosság körében.
• Ökológiai hatások: madarak és denevérek ütközése, illetve élőhely-átalakítás. Ezeket kevesebb kárt okozó tervezéssel, kivitelezéssel és üzemeltetési intézkedésekkel lehet csökkenteni.
• Műszaki kihívások: extrém időjárási hatások, karbantartás nehézségei, különösen offshore telepítéseknél.

Technológiai és gazdasági trendek

Az elmúlt években a turbinák egyre nagyobbak, hatékonyabbak és olcsóbbak lettek: a lapátok hosszabbak, a tornyok magasabbak, és javultak a szabályozási rendszerek. Emellett növekszik az offshore beruházások aránya, valamint a repowering (régi turbinák cseréje modernebbekre) folyamata. A költségek mérséklődése miatt a szélenergia versenyképes áron tud termelni, különösen, ha figyelembe vesszük a környezeti előnyöket és a hosszú távú üzemeltetési költségeket.

Világszintű elterjedés

A szélenergia telepített kapacitása 2014 óta folyamatosan növekedett: a világ számos régiójában jelentős beruházások történtek. Különösen Kína játszik meghatározó szerepet a piacon, de nagy kapacitások találhatók az Egyesült Államokban, Németországban, Indiában és Spanyolországban is. Európában a tengerparti országok és a Északi-tenger környéke fontos offshore fejlesztési terület. Sok országban a szélenergia részaránya a villamosenergia-mixben kétszámjegyű is lehet, ahogy azt korábban említett példák (Dánia, Portugália, Spanyolország) is mutatják.

Integráció és jövő

A jövőben a szélenergia szerepe tovább növekedhet a zöld energiatermelésben, különösen ha együtt alkalmazzák energiatárolással, hálózati modernizációval és más megújuló forrásokkal. A flottáló offshore technológiák, a nagyobb teljesítményű turbinák és a digitalizáció (prediktív karbantartás, pontosabb termelés-előrejelzés) további hatékonyságnövekedést és költségcsökkenést eredményezhetnek.

Hátrányok

A szélturbinákat gondosan kell elhelyezni. Olyan helyen kell állniuk, ahol állandó, egyenletes szélellátás van. A szél nem lehet túl erős, különben károsíthatja a turbinát. Mivel a szél nem szabályozható, így a szélturbinák által termelt energia mennyisége is változó, ami a szélturbinákat esetleg megbízhatatlan energiaforrássá teszi. Egyesek a szélturbinákat csúnyának és csúnyának is tartják. Emellett rengeteg villanyoszlopot ("átviteli tornyot") építenek a földeken, hogy az áramot az áramszolgáltatóhoz szállítsák. Ezek a természeti szépségű területeken álló oszlopok a helyi lakosok egyik fő oka annak, hogy ellenzik a szélerőműveket és azok következményeit.

Egy adótorony

Keresés betűvel