Rüzgar gücü - Wind power

Xinjiang, Çin'deki rüzgar santralleri
Zaman içinde bölgelere göre rüzgar enerjisi üretimi.

2018 yılında kaynak bazında dünya elektrik üretimi. Toplam üretim 26,7 PWh oldu .

  Kömür (%38)
  Doğalgaz (%23)
  Hidro (%16)
  Nükleer (%10)
  Rüzgar (%5)
  Yağ (%3)
  Güneş (%2)
  Biyoyakıtlar (%2)
  Diğer (%1)

Rüzgar enerjisi ya da rüzgar enerjisi kullanımı rüzgara sağlamak için mekanik güç ile rüzgar türbini açmak için elektrik jeneratörleri için elektrik gücü . Rüzgar enerjisi, yanan fosil yakıtlara kıyasla çevre üzerinde çok daha küçük bir etkiye sahip , popüler, sürdürülebilir , yenilenebilir bir enerji kaynağıdır .

Rüzgar çiftlikleri , elektrik enerjisi iletim şebekesine bağlı birçok bağımsız rüzgar türbininden oluşur . Kara rüzgarı, kömür veya gaz santralleriyle rekabet eden veya birçok yerde onlardan daha ucuz olan ucuz bir elektrik enerjisi kaynağıdır. Karadaki rüzgar çiftlikleri, daha fazla araziye yayılmaları ve kırsal alanlarda inşa edilmeleri gerektiğinden, diğer elektrik santrallerinden daha fazla görsel etkiye sahiptir, bu da "kırsal alanın sanayileşmesine" ve habitat kaybına yol açabilir . Açık deniz rüzgarı karadakinden daha istikrarlı ve güçlüdür ve açık deniz çiftliklerinin görsel etkisi daha azdır, ancak inşaat ve bakım maliyetleri önemli ölçüde daha yüksektir. Küçük kara rüzgar çiftlikleri, şebekeye bir miktar enerji besleyebilir veya izole edilmiş şebeke dışı konumlara güç sağlayabilir.

Rüzgar enerjisi, talep üzerine gönderilemeyen , kesintili bir enerji kaynağıdır . Yerel olarak, yıldan yıla tutarlı olan ancak daha kısa zaman ölçeklerinde büyük ölçüde değişen değişken güç verir . Bu nedenle, güvenilir bir besleme sağlamak için diğer güç kaynakları ile birlikte kullanılmalıdır. Sevk edilebilir güç kaynaklarına (genellikle gazla çalışan elektrik santrali veya hidroelektrik güç ), fazla kapasiteye, coğrafi olarak dağıtılmış türbinlere, komşu bölgelere güç ihraç ve ithal etmeye, şebeke depolamaya , rüzgar üretimi düşük olduğunda talebi azaltma ve kısma gibi güç yönetimi teknikleri zaman zaman aşırı rüzgar gücü, bu sorunların üstesinden gelmek için kullanılır. Bir bölgedeki rüzgar enerjisi oranı arttıkça, onu desteklemek için daha geleneksel güç kaynaklarına ihtiyaç duyulur ve şebekenin yükseltilmesi gerekebilir. Hava tahmini , elektrik-güç şebekesinin meydana gelen üretimde öngörülebilir değişiklikler için hazırlanmasına izin verir.

2019'da rüzgar, dünya elektrik üretiminin %5,3'ü olan 1430 TWh elektrik sağladı ve küresel kurulu rüzgar gücü kapasitesi 2018'e göre %10 artışla 651 GW'ın üzerine çıktı.

Rüzgar enerjisi

Yüzey seviyesinden 100 m yükseklikteki rüzgar hızının küresel haritası.
Filipinler rüzgar enerjisi yoğunluğu haritası, yüzey seviyesinden 100 m yükseklikte.
Roscoe Rüzgar Çiftliği : Batı Teksas'ta bir kara rüzgar çiftliği
Colorado'daki Lee Ranch tesisinde 2002 yılının tamamı için rüzgar hızının (kırmızı) ve enerjinin (mavi) dağılımı. Histogram ölçülen verileri gösterirken, eğri aynı ortalama rüzgar hızı için Rayleigh model dağılımıdır.

Rüzgar enerjisi, rüzgar olarak da adlandırılan hareket halindeki havanın kinetik enerjisidir . t süresi boyunca alanı A olan hayali bir yüzeyden akan toplam rüzgar enerjisi :

burada ρ olan havanın yoğunluğu ; v rüzgar hızıdır ; Avt , A'dan geçen havanın hacmidir ( rüzgarın yönüne dik olarak kabul edilir); Avtρ bu nedenle "A" dan geçen m kütlesidir . ½ ρv 2 birim hacim başına hareket eden havanın kinetik enerjisidir.

Güç, birim zaman başına enerjidir, dolayısıyla A üzerindeki rüzgar gücü olayı (örneğin, bir rüzgar türbininin rotor alanına eşit):

Açık bir hava akımında Rüzgar gücü bu şekilde olan orantılı için üçüncü güç rüzgar hızının; rüzgar hızı iki katına çıktığında mevcut güç sekiz kat artar. Bu nedenle, şebeke elektrik gücü için rüzgar türbinlerinin özellikle daha yüksek rüzgar hızlarında verimli olması gerekir.

Rüzgar, yüksek basınç ve alçak basınç alanlarından etkilenen havanın Dünya yüzeyindeki hareketidir. Küresel rüzgar kinetik enerjisi yaklaşık 1.50 MJ / m ortalama 2 ile 2010, 1979 arasında zaman aralığı, 1.31 MJ / m 2 1.70 MJ / m Kuzey yarımkürede 2 Güney yarımkürede. Atmosfer, daha yüksek sıcaklıklarda ısıyı emen, daha düşük sıcaklıklarda ısıyı serbest bırakan bir termik motor görevi görür. Bu süreç, 2.46 W/m 2 hızında rüzgar kinetik enerjisinin üretilmesinden sorumludur ve böylece atmosferin sürtünme yayılımına karşı sirkülasyonu sağlanır.

Rüzgar kaynağı değerlendirmesi yoluyla , küresel olarak, ülke veya bölgeye veya belirli bir sahaya göre rüzgar enerjisi potansiyeli tahminleri sağlamak mümkündür. Dünya Bankası ile ortaklaşa Danimarka Teknik Üniversitesi tarafından sağlanan Küresel Rüzgar Atlası aracılığıyla rüzgar enerjisi potansiyelinin küresel bir değerlendirmesi mevcuttur . Birden fazla yıl boyunca rüzgar hızı ve güç yoğunluğunun ortalama tahminlerini sunan 'statik' rüzgar kaynağı atlaslarının aksine, Renewables.ninja gibi araçlar , farklı rüzgar türbini modellerinden saatlik bir çözünürlükte rüzgar hızı ve güç çıkışının zamana göre değişen simülasyonlarını sağlar. Rüzgar kaynağı potansiyelinin daha ayrıntılı, sahaya özel değerlendirmeleri, uzman ticari sağlayıcılardan alınabilir ve daha büyük rüzgar geliştiricilerinin çoğu, kurum içi modelleme yeteneklerini sürdürecektir.

Rüzgârdan elde edilebilen ekonomik olarak elde edilebilen toplam güç miktarı, tüm kaynaklardan mevcut insan gücü kullanımından çok daha fazladır. Almanya'daki Max Planck Enstitüsü'nden Axel Kleidon , atmosferde sıcaklık farkları yaratarak rüzgarları harekete geçiren gelen güneş ışınımından başlayarak, ne kadar rüzgar enerjisi olduğuna dair "yukarıdan aşağıya" bir hesaplama yaptı. 18 TW ile 68 TW arasında bir yerden çıkarılabileceği sonucuna vardı.

Cristina Archer ve Mark Z. Jacobson , Kleidon'dan farklı olarak rüzgar hızlarının gerçek ölçümlerine dayanan "aşağıdan yukarıya" bir tahmin sundular ve karada 100 metre (330 ft) yükseklikte 1700 TW rüzgar enerjisi olduğunu buldular. ve deniz. Bunun, "72 ile 170 TW arasında pratik ve maliyet açısından rekabetçi bir şekilde çıkarılabilir". Daha sonra 80 TW tahmin ettiler. Bununla birlikte, Harvard Üniversitesi'ndeki araştırmalar, büyük ölçekli rüzgar çiftlikleri için ortalama 1 watt/m 2 ve 2-10 MW/km 2 kapasite tahmin ediyor, bu da toplam küresel rüzgar kaynaklarına ilişkin bu tahminlerin yaklaşık 4 kat çok yüksek olduğunu gösteriyor.

Rüzgarın gücü değişir ve belirli bir konum için ortalama bir değer, tek başına bir rüzgar türbininin orada üretebileceği enerji miktarını göstermez.

Muhtemel rüzgar enerjisi sahalarını değerlendirmek için, genellikle gözlemlenen rüzgar hızı verilerine bir olasılık dağılım fonksiyonu uygundur. Farklı konumlar farklı rüzgar hızı dağılımlarına sahip olacaktır. Weibull modeli yakından aynalar birçok yerlerde saatlik / on dakikalık rüzgar hızlarının gerçek dağılımı. Weibull faktörü genellikle 2'ye yakındır ve bu nedenle bir Rayleigh dağılımı daha az doğru ancak daha basit bir model olarak kullanılabilir.

rüzgar çiftlikleri

Büyük kara rüzgar çiftlikleri
Rüzgar çiftliği Kapasite
( MW )
Ülke Referanslar
Gansu Rüzgar Çiftliği 7.965  Çin
Muppandal rüzgar çiftliği 1500  Hindistan
Alta (Oak Creek-Mojave) 1320  Amerika Birleşik Devletleri
Jaisalmer Rüzgar Parkı 1.064  Hindistan
Çoban Düz Rüzgar Çiftliği 845  Amerika Birleşik Devletleri
Roscoe Rüzgar Çiftliği 782  Amerika Birleşik Devletleri
Horse Hollow Rüzgar Enerjisi Merkezi 736  Amerika Birleşik Devletleri
Oğlak Sırtı Rüzgar Çiftliği 662  Amerika Birleşik Devletleri
Fantanele-Cogealac Rüzgar Çiftliği 600  Romanya
Fowler Ridge Rüzgar Çiftliği 600  Amerika Birleşik Devletleri
Whitelee Rüzgar Çiftliği 539  Birleşik Krallık
Kurulu kapasitenin küresel büyümesi

Bir rüzgar çiftliği, aynı yerde elektrik enerjisi üretimi için kullanılan bir grup rüzgar türbinidir . Büyük bir rüzgar çiftliği, geniş bir alana dağıtılmış birkaç yüz ayrı rüzgar türbininden oluşabilir. Rüzgar türbinleri MW başına yaklaşık 0,3 hektar arazi kullanır, ancak türbinler arasındaki arazi tarımsal veya diğer amaçlar için kullanılabilir. Örneğin , dünyanın en büyük rüzgar çiftliği olan Gansu Rüzgar Çiftliği , birkaç bin türbine sahiptir. Bir rüzgar çiftliği denizde de bulunabilir.

Hemen hemen tüm büyük rüzgar türbinleri aynı tasarıma sahiptir - uzun bir boru şeklindeki kulenin üstündeki bir nasele bağlı 3 kanatlı bir rüzgara karşı rotora sahip yatay eksenli bir rüzgar türbini.

Bir rüzgar çiftliğinde, bireysel türbinler, orta gerilim (genellikle 34,5 kV) bir güç toplama sistemi ve iletişim ağı ile birbirine bağlanır. Genel olarak, tam gelişmiş bir rüzgar çiftliğinde her türbin arasında 7D'lik bir mesafe (rüzgar türbininin rotor çapının 7 katı) ayarlanır. Bir trafo merkezinde, bu orta voltajlı elektrik akımı, yüksek voltajlı elektrik güç iletim sistemine bağlantı için bir transformatör ile voltaj olarak artırılır .

Jeneratör özellikleri ve kararlılığı

İndüksiyon jeneratörleri genellikle 1980 ve 1990 yılında rüzgar enerjisi projeleri için kullanıldı, gerektiren reaktif güç için uyarılma böylece, elektrik trafo rüzgar enerji toplama sistemlerinde kullanılan önemli şunlardır kondansatör bankaları güç faktörü düzeltme . Farklı tipteki rüzgar türbini jeneratörleri, iletim şebekesi arızaları sırasında farklı davranırlar, bu nedenle sistem arızaları sırasında öngörülebilir kararlı davranışı sağlamak için iletim sistemi operatörleri tarafından yeni bir rüzgar çiftliğinin dinamik elektromekanik özelliklerinin kapsamlı bir şekilde modellenmesi gerekir ( rüzgar enerjisi yazılımına bakın ). Özellikle, endüksiyon jeneratörleri, buhar veya hidro türbin tahrikli senkron jeneratörlerin aksine, arızalar sırasında sistem voltajını destekleyemez.

Mevcut türbinlerde asenkron jeneratörler kullanılmaz. Bunun yerine, çoğu türbin, türbin jeneratörü ile kollektör sistemi arasında kısmi veya tam ölçekli bir güç dönüştürücüsü ile birleştirilmiş değişken hızlı jeneratörler kullanır, bunlar genellikle şebeke ara bağlantısı için daha fazla arzu edilen özelliklere sahiptir ve Düşük voltajlı geçiş yeteneklerine sahiptir. Modern konseptler , kısmi ölçekli dönüştürücülere sahip çift ​​beslemeli elektrikli makineler veya sincap kafesli endüksiyon jeneratörleri veya tam ölçekli dönüştürücülere sahip senkron jeneratörler (hem kalıcı hem de elektriksel olarak uyarılmış) kullanır.

İletim sistemleri operatörleri, bir rüzgar çiftliği geliştiricisine iletim şebekesine ara bağlantı gereksinimlerini belirtmek için bir şebeke kodu sağlayacaktır. Bu, bir sistem arızası sırasında güç faktörü , frekansın sabitliği ve rüzgar santrali türbinlerinin dinamik davranışını içerecektir .

açık deniz rüzgar enerjisi

Dünyanın ikinci tam ölçekli yüzer rüzgar türbini (ve ilk olarak ağır kaldırma gemileri kullanılmadan kurulacak), WindFloat, nominal kapasitede (2 MW) çalışıyor , Portekiz , Póvoa de Varzim'in yaklaşık 5 km açıklarında

Açık deniz rüzgar enerjisi, elektrik enerjisi üretmek için büyük su kütlelerinde rüzgar çiftliklerinin inşasını ifade eder. Bu kurulumlar, bu konumlarda bulunan daha sık ve güçlü rüzgarlardan faydalanabilir ve arazi temelli projelere göre peyzaj üzerinde daha az estetik etkiye sahiptir. Ancak, inşaat ve bakım maliyetleri oldukça yüksektir.

Siemens ve Vestas , açık deniz rüzgar enerjisi için önde gelen türbin tedarikçileridir. Ørsted , Vattenfall ve E.ON önde gelen açık deniz operatörleridir. Ekim 2010 itibariyle, ağırlıklı olarak Kuzey Avrupa'da 3.16 GW açık deniz rüzgar enerjisi kapasitesi faaliyete geçti. Çin ve ABD'nin önemli katkılarıyla, açık deniz rüzgar enerjisi kapasitesinin 2020 yılına kadar dünya çapında toplam 75 GW'a ulaşması bekleniyor . İngiltere'nin açık deniz rüzgar enerjisi yatırımları, 2012-2017 yılları arasında enerji kaynağı olarak kömür kullanımında hızlı bir düşüşe ve 2017 yılında enerji kaynağı olarak doğal gaz kullanımında düşüşe neden olmuştur.

2012 yılında, 10 Avrupa ülkesindeki 55 açık deniz rüzgar çiftliğindeki 1.662 türbin, yaklaşık beş milyon haneye güç sağlamak için yeterli olan 18 TWh üretti. Eylül 2018 itibariyle , Birleşik Krallık'taki Walney Extension , 659 MW ile dünyanın en büyük açık deniz rüzgar çiftliğidir .

Dünyanın en büyük açık deniz rüzgar çiftlikleri
Rüzgar çiftliği Kapasite
(MW)
Ülke Türbinler ve modeli görevlendirildi Referanslar
Walney Uzantısı 659  Birleşik Krallık 47 x Vestas 8MW
40 x Siemens Gamesa 7MW
2018
Londra Dizisi 630  Birleşik Krallık 175 × Siemens SWT-3.6 2012
İkizler Rüzgar Çiftliği 600  Hollanda 150 × Siemens SWT-4.0 2017
Gwynt ve Mor 576  Birleşik Krallık 160 × Siemens SWT-3.6 107 2015
Büyük Gabbard 504  Birleşik Krallık 140 × Siemens SWT-3.6 2012
Anholt 400  Danimarka 111 × Siemens SWT-3.6–120 2013
BARD Açık Deniz 1 400  Almanya 80 BARD 5.0 ​​türbin 2013

Toplama ve iletim ağı

Sırbistan'da Rüzgar Enerjisi

Bir rüzgar çiftliğinde , bireysel türbinler, orta gerilim (genellikle 34,5 kV) bir güç toplama sistemi ve iletişim ağı ile birbirine bağlanır. Bir trafo merkezinde, bu orta voltajlı elektrik akımı, yüksek voltajlı elektrik güç iletim sistemine bağlantı için bir transformatör ile voltaj olarak artırılır .

Üretilen gücü (genellikle uzak) pazarlara getirmek için bir iletim hattı gereklidir. Bir açık deniz istasyonu için bu bir denizaltı kablosu gerektirebilir. Yeni bir yüksek gerilim hattının inşası, yalnızca rüzgar kaynağı için çok maliyetli olabilir, ancak rüzgar sahaları, geleneksel yakıt üretimi için halihazırda kurulmuş olan hatlardan faydalanabilir.

Amerika Birleşik Devletleri'nde rüzgar enerjisi şebekesi entegrasyonuna yönelik mevcut en büyük zorluklardan biri, rüzgarın mevcudiyeti nedeniyle genellikle ülkenin ortasındaki uzak, düşük nüfuslu eyaletlerde, rüzgar çiftliklerinden gücü yüksek bölgelere taşımak için yeni iletim hatlarının geliştirilmesi gerekliliğidir. yük yerleri, genellikle nüfus yoğunluğunun daha yüksek olduğu kıyılarda. Uzak yerlerdeki mevcut iletim hatları, büyük miktarlarda enerjinin taşınması için tasarlanmamıştır. İletim hatları uzadıkça, güç iletimi ile ilişkili kayıplar artar, çünkü daha düşük uzunluklardaki kayıp modları şiddetlenir ve uzunluk arttıkça yeni kayıp modları artık göz ardı edilemez, bu da büyük yüklerin uzun mesafelerde taşınmasını zorlaştırır. Ancak eyalet ve yerel yönetimlerden gelen direnç, yeni iletim hatlarının inşasını zorlaştırmaktadır. Çok devletli enerji iletim projeleri, ucuz elektrik güç oranlarına sahip devletler tarafından, ucuz güçlerini ihraç etmenin oranların artmasına yol açacağı korkusuyla caydırılmaktadır. 2005 tarihli bir enerji yasası, Enerji Departmanına eyaletlerin harekete geçmeyi reddettiği iletim projelerini onaylama yetkisi verdi, ancak bu yetkiyi kullanma girişiminden sonra Senato, bakanlığın bunu yaparken aşırı agresif olduğunu ilan etti. Diğer bir sorun ise, rüzgar şirketlerinin yeni bir çiftliğin iletim kapasitesinin üretim kapasitesinin altında olduğu gerçeğinden sonra, büyük ölçüde federal kamu hizmeti kurallarının yenilenebilir enerji kurulumunu teşvik eden besleme hatlarının yalnızca minimum standartları karşılamasına izin vermesi nedeniyle öğrenmesidir. İletim kapasitesi üretim kapasitesini karşılamadığında, rüzgar çiftlikleri kısıntı olarak bilinen bir süreçte tam potansiyellerinin altında üretim yapmaya veya tamamen çalışmayı bırakmaya zorlandığından bunlar çözülmesi gereken önemli sorunlardır . Bu, potansiyel yenilenebilir üretimin kullanılmayan kalmasına yol açarken, olası şebeke aşırı yüklenmesini veya güvenilir hizmet riskini önler.

Rüzgar enerjisi kapasitesi ve üretimi

Büyüme eğilimleri

Küresel rüzgar enerjisi kümülatif kapasitesinin günlük grafiği (Veri:GWEC)

2019 yılında rüzgar, dünya elektrik üretiminin %5,3'ü olan 1430 TWh elektrik sağladı ve küresel kurulu rüzgar gücü kapasitesi 2018'e göre %10 artışla 651 GW'ın üzerine çıktı. Rüzgar enerjisi, tüketilen elektriğin %15'ini sağladı. 2019'da Avrupa. 2015'te dünya çapında toplam 432 GW isim plakası kapasitesine sahip 200.000'den fazla rüzgar türbini faaliyet gösteriyordu . Avrupa Birliği Amerika Birleşik Devletleri 2015 yılında 75 GW aştı ederken, Eylül 2012'de 100 GW tabela kapasitesi geçti ve Çin 'in ızgara-bağlı kapasite 2015 rüzgar gücü ise 2015 yılında 145 GW geçti tüm yüklü elektrik üretim kapasitesinin 15,6% teşkil Avrupa Birliği ve gücünün yaklaşık %11,4'ünü üretti.

Dünya rüzgar üretim kapasitesi 2000 ile 2006 yılları arasında yaklaşık her 3 yılda bir ikiye katlanarak dört katından fazla arttı. Amerika Birleşik Devletleri rüzgar çiftliklerine öncülük etti ve 1980'lerde ve 1990'larda kurulu kapasitede dünyaya öncülük etti . 1997'de Almanya'nın kurulu kapasitesi Amerika Birleşik Devletleri'ni geçti ve 2008'de bir kez daha Amerika Birleşik Devletleri'nin eline geçene kadar liderliğini sürdürdü. Çin, 2000'lerin sonlarında rüzgar tesislerini hızla genişletiyor ve 2010'da Amerika Birleşik Devletleri'ni geçerek dünya lideri oldu. 2011 itibariyle, dünya çapında 83 ülke rüzgar enerjisini ticari olarak kullanıyordu.

Üretebilir rüzgar elektrik gücünün gerçek miktarı çarpılarak hesaplanır plakası kapasitesi tarafından kapasite faktörü ekipman ve konuma göre değişir. Rüzgar tesisleri için kapasite faktörlerinin tahminleri %35 ila %44 aralığındadır.

2019'da eklenen rüzgar kapasitesine göre ilk 10 ülke
China United States United Kingdom India Germany Spain Sweden France Mexico Argentina Wind power by countryDaire çerçevesi.svg
  •   Çin: 26.155 MW (%43.3)
  •   Amerika Birleşik Devletleri: 9.143 MW (%15.1)
  •   Birleşik Krallık: 2.393 MW (%4.0)
  •   Hindistan: 2.377 MW (%3,9)
  •   Almanya: 2.189 MW (%3,6)
  •   İspanya: 1.634 MW (%2,7)
  •   İsveç: 1.588 MW (%2,6)
  •   Fransa: 1.336 MW (%2.2)
  •   Meksika: 1.281 MW (%2,1)
  •   Arjantin: 931 MW (%1.5)
  •   Dünyanın geri kalanı: 11.324 MW (%18.8)
2019'da kümülatif rüzgar kapasitesine göre ilk 10 ülke
China United States Germany India Spain United Kingdom France Brazil Canada Italy Wind power by countryDaire çerçevesi.svg
  •   Çin: 236.402 MW (%36.3)
  •   Amerika Birleşik Devletleri: 105.466 MW (%16.2)
  •   Almanya: 61.406 MW (%9,4)
  •   Hindistan: 37.506 MW (%5,8)
  •   İspanya: 25.224 MW (%3,9)
  •   Birleşik Krallık: 23.340 MW (%3,6)
  •   Fransa: 16.643 MW (%2,6)
  •   Brezilya: 15,452 MW (%2,4)
  •   Kanada: 13.413 MW (%2,1)
  •   İtalya: 10.330 MW (%1.6)
  •   Dünyanın geri kalanı: 105.375 MW (%16.2)
Gigawatt ölçeğinde rüzgar kapasitesine sahip ülke sayısı
10
20
30
40
2005
2010
2015
2019
Artan sayıda rüzgar gigawatt pazarı
  1-GW işaretinin üzerindeki ülkeler
  • 2018 Pakistan Mısır
    2017 Norveç
    2016 Şili Uruguay Güney Kore
    2015 Güney Afrika Finlandiya
    2012 Meksika Romanya
    2011 Brezilya Belçika
    2010 Avusturya Polonya Türkiye
    2009 Yunanistan
    2008 irlanda Cumhuriyeti Avustralya İsveç
    2006 Kanada Fransa
    2005 Birleşik Krallık Çin Japonya Portekiz
    2004 Hollanda İtalya
    1999 ispanya Hindistan
    1997 Danimarka
    1995 Almanya
    1986 Amerika Birleşik Devletleri
  10-GW işaretinin üzerindeki ülkeler
  • 2018 İtalya
    2016 Brezilya
    2015 Kanada Fransa
    2013 Birleşik Krallık
    2009 Hindistan
    2008 Çin
    2006 Amerika Birleşik Devletleri ispanya
    2002 Almanya
  100 GW sınırının üzerindeki ülkeler
  • 2019 Amerika Birleşik Devletleri
    2014 Çin                  
Dünya çapında kurulu rüzgar enerjisi kapasitesi tahmini
Harici video
video simgesi Ülkelere göre rüzgar enerjisi büyümesi, 2005-2020

Rüzgar enerjisi endüstrisi 2014 yılında yeni rekorlar kırdı – 50 GW'tan fazla yeni kapasite kuruldu. Bir başka rekor kıran yıl, 2015 yılında gerçekleşti ve 60 GW işaretinin aşılmasıyla sonuçlanan yıllık %22 pazar büyümesi oldu. 2015 yılında, tüm yeni rüzgar enerjisinin yaklaşık yarısı, Avrupa ve Kuzey Amerika'daki geleneksel pazarların dışına eklendi. Bu büyük ölçüde Çin ve Hindistan'daki yeni inşaatlardan kaynaklandı. Küresel Rüzgar Enerjisi Konseyi (GWEC) rakamları, 2015 yılında 63 GW'ın üzerinde bir kurulu kapasite artışı kaydettiğini ve toplam kurulu rüzgar enerjisi kapasitesini 2006'daki 74 GW'dan 432,9 GW'a çıkardığını gösteriyor. sektör ulaşan toplam yatırımlarla, enerji piyasalarında önemli oyunculardan biri haline gelmiştir ABD $ 329bn ( 296.6bn) 2014 üzerinde% 4 artış.

Rüzgar enerjisi sektörü 2009 ve 2010 yıllarında küresel finansal krizden etkilenmiş olsa da , GWEC rüzgar enerjisi kurulu gücünün 2020 yılı sonunda 792.1 GW ve 2050 yılı sonunda 4.042 GW olacağını tahmin etmektedir. yaklaşan yenilenebilir elektrik enerjisi için rekor düşük fiyatlar eşlik ediyor. Bazı durumlarda, karadaki rüzgar, halihazırda en ucuz elektrik enerjisi üretim seçeneğidir ve maliyetler düşmeye devam etmektedir. Önümüzdeki birkaç yıl için karadaki rüzgar için sözleşmeli fiyatlar şu anda 30 ABD Doları/MWh kadar düşük.

2015 yılında AB'de tüm yeni üretim kapasitesinin %44'ü rüzgar enerjisiydi; aynı dönemde net fosil yakıt güç kapasitesi azalmıştır.

Kapasite faktörü

Rüzgar hızı sabit olmadığından, bir rüzgar çiftliğinin yıllık enerji üretimi hiçbir zaman jeneratör isim plakası derecelendirmelerinin toplamı ile bir yıldaki toplam saatlerin çarpımı kadar değildir. Bir yıldaki fiili verimliliğin bu teorik maksimuma oranına kapasite faktörü denir . Tipik kapasite faktörleri %15-50'dir; aralığın üst ucundaki değerler, uygun yerlerde elde edilir ve rüzgar türbini tasarımındaki iyileştirmelerden kaynaklanır.

Bazı konumlar için çevrimiçi veriler mevcuttur ve kapasite faktörü yıllık çıktıdan hesaplanabilir. Örneğin, 2012 yılı genelinde Almanya genelindeki ortalama rüzgar enerjisi kapasite faktörü %17,5'in hemen altındaydı (45.867 GW·saat/yıl / (29.9 GW × 24 × 366) = 0.1746) ve İskoç rüzgar çiftlikleri için kapasite faktörü ortalama %24 idi. 2008 ile 2010 arasında.

Yakıtla çalışan üretim tesislerinden farklı olarak, kapasite faktörü, sahadaki rüzgarın değişkenliği ve türbinin süpürülen alanına göre jeneratörün boyutu da dahil olmak üzere çeşitli parametrelerden etkilenir . Küçük bir jeneratör daha ucuz olacak ve daha yüksek bir kapasite faktörü elde edecek, ancak şiddetli rüzgarlarda daha az elektrik gücü (ve dolayısıyla daha az kar) üretecektir . Tersine, büyük bir jeneratör daha pahalıya mal olur, ancak çok az ekstra güç üretir ve tipine bağlı olarak düşük rüzgar hızında durabilir . Böylece %40-50 civarında bir optimum kapasite faktörü hedeflenecektir.

ABD Enerji Bakanlığı tarafından 2008 yılında yayınlanan bir araştırma, teknoloji geliştikçe yeni rüzgar tesislerinin kapasite faktörünün arttığını ve gelecekteki kapasite faktörleri için daha fazla iyileştirme öngörüldüğünü belirtti. 2010 yılında departman, 2010 yılında yeni rüzgar türbinlerinin kapasite faktörünü %45 olarak tahmin etmiştir. ABD'de rüzgar üretimi için yıllık ortalama kapasite faktörü 2010-2015 döneminde %29,8 ile %34 arasında değişmiştir.

nüfuz

Ülke Yıl Penetrasyon bir
Danimarka 2019 %48
İrlanda 2020 %36.3
Portekiz 2019 %27
Almanya 2019 %26
Birleşik Krallık 2020 %24.8
Amerika Birleşik Devletleri 2019 %7
a Rüzgar enerjisi üretiminin
toplam elektrik tüketimine oranı
Rüzgardan birincil enerjinin payı, 2019

Rüzgar enerjisi penetrasyonu, toplam üretim ile karşılaştırıldığında rüzgar tarafından üretilen enerjinin oranıdır. Rüzgar enerjisinin 2018 sonunda dünya elektrik kullanımındaki payı 2015'teki %3,5'ten %4,8'e yükseldi.

Genel olarak kabul edilen bir maksimum rüzgar penetrasyonu seviyesi yoktur. Belirli bir şebekenin limiti , mevcut üretim tesislerine, fiyatlandırma mekanizmalarına, enerji depolama kapasitesine , talep yönetimine ve diğer faktörlere bağlı olacaktır. Birbirine bağlı bir elektrik güç şebekesi, ekipman arızalarına izin vermek için zaten yedek üretim ve iletim kapasitesi içerecektir . Bu yedek kapasite, rüzgar istasyonları tarafından üretilen değişken güç üretimini telafi etmeye de hizmet edebilir. Çalışmalar, toplam yıllık elektrik enerjisi tüketiminin %20'sinin minimum zorlukla birleştirilebileceğini göstermiştir. Bu çalışmalar, coğrafi olarak dağınık rüzgar çiftlikleri, bir dereceye kadar sevk edilebilir enerji veya depolama kapasiteli hidroelektrik , talep yönetimi ve gerektiğinde elektrik enerjisinin ihraç edilmesini sağlayan geniş bir şebeke alanına birbirine bağlı yerler için yapılmıştır. %20 seviyesinin ötesinde, birkaç teknik sınır vardır, ancak ekonomik sonuçlar daha önemli hale gelir. Elektrik tesisleri, rüzgar üretiminin büyük ölçekli nüfuzunun sistem kararlılığı ve ekonomisi üzerindeki etkilerini incelemeye devam ediyor.

Bir rüzgar enerjisi penetrasyon rakamı farklı süreler için belirtilebilir, ancak genellikle yıllık olarak alıntılanır. Rüzgardan yıllık olarak %100 elde etmek için önemli ölçüde uzun vadeli depolama veya halihazırda önemli miktarda depolamaya sahip olabilecek diğer sistemlerle önemli ara bağlantı gerekir. Aylık, haftalık, günlük veya saatlik (veya daha az) bazında rüzgar, mevcut kullanımın %100'ü kadarını veya fazlasını sağlayabilir, geri kalanı depolanır, ihraç edilir veya azaltılır. Mevsimsel endüstri daha sonra, rüzgar çıkışının normal talebi aşabileceği geceleri olduğu gibi, yüksek rüzgar ve düşük kullanım sürelerinden yararlanabilir. Bu tür bir endüstri, silikon, alüminyum, çelik veya doğal gaz ve hidrojen üretimini ve değişken yenilenebilir enerjiden %100 enerji elde etmek için gelecekteki uzun vadeli depolamayı kullanmayı içerebilir . Evler, örneğin su ısıtıcısı termostatlarını uzaktan açarak, talep üzerine ekstra elektrik gücünü kabul edecek şekilde programlanabilir.

değişkenlik

Rüzgar türbinleri genellikle rüzgarlı yerlere kurulur. Resimde, İspanya'da bir Osborne boğasının yakınındaki rüzgar enerjisi jeneratörleri .
Batı Teksas'taki Roscoe Rüzgar Çiftliği

Rüzgar gücü değişkendir ve düşük rüzgar dönemlerinde diğer güç kaynakları ile değiştirilmelidir. İletim şebekeleri şu anda diğer üretim tesislerinin kesintileri ve elektrik talebindeki günlük değişikliklerle başa çıkmakta, ancak rüzgar enerjisi gibi kesintili güç kaynaklarının değişkenliği, işletmeye alınması planlandığında, mümkün olabilecek geleneksel enerji üretim tesislerinden daha sıktır. isim plakası kapasitelerini zamanın yaklaşık %95'inde teslim eder.

Rüzgar gücünden üretilen elektrik gücü, birkaç farklı zaman ölçeğinde oldukça değişken olabilir: saatlik, günlük veya mevsimsel. Yıllık varyasyon da mevcuttur, ancak o kadar önemli değildir. Şebeke istikrarını korumak için anlık elektrik üretimi ve tüketiminin dengede kalması gerektiğinden, bu değişkenlik bir şebeke sistemine büyük miktarlarda rüzgar enerjisi dahil etmek için önemli zorluklar ortaya çıkarabilir. Rüzgâr enerjisi üretiminin kesintili olması ve dağıtılamaz doğası, düzenleme maliyetlerini, artan işletme rezervini artırabilir ve (yüksek penetrasyon seviyelerinde) halihazırda var olan enerji talebi yönetiminde , yük atmada , depolama çözümlerinde veya sistem ara bağlantılarında bir artış gerektirebilir. HVDC kabloları.

Yükteki dalgalanmalar ve büyük fosil yakıt üreten birimlerin arızalanması için ödenek, rüzgar üretiminin değişkenliğini telafi etmek için artırılabilen işletme rezerv kapasitesini gerektirir.

Halihazırda, büyük rüzgar penetrasyonu olan şebeke sistemleri, rüzgar yoksa elektrik gücü kaybını önlemek için doğal gaz eğirme rezerv enerji santrallerinin kullanım sıklığında küçük bir artış gerektirir . Düşük rüzgar gücü penetrasyonunda, bu daha az sorundur.

GE, 60 saniyelik üretime eşdeğer bir elektrikli arabanınkine benzer yerleşik bir bataryaya sahip bir prototip rüzgar türbini kurdu. Küçük kapasiteye rağmen, pil tam çıkış sağlamak yerine farkı ortadan kaldırmak için kullanıldığından, güç çıkışının 15 dakika boyunca tahminle uyumlu olduğunu garanti etmek yeterlidir. Bazı durumlarda, artan öngörülebilirlik, rüzgar enerjisi penetrasyonunu yüzde 20'den yüzde 30'a veya yüzde 40'a çıkarmak için kullanılabilir. Pil maliyeti, talep üzerine patlama gücü satarak ve gaz santrallerinden yedekleme ihtiyaçlarını azaltarak geri alınabilir.

Birleşik Krallık'ta 2008'den 2010'a kadar ülkenin rüzgar üretiminin kurulu kapasitenin %2'sinden daha azına düştüğü 124 ayrı olay yaşandı. Danimarka'nın rüzgar enerjisiyle ilgili bir rapor, rüzgar enerjisi şebekelerinin 2002 yılı boyunca 54 günde ortalama talebin %1'inden daha azını sağladığını kaydetti. Rüzgar enerjisi savunucuları, bu düşük rüzgar dönemlerinin, sadece mevcut elektrik santrallerini yeniden başlatarak ele alınabileceğini savunuyorlar. hazır durumda tutulmuş veya HVDC ile bağlantılı hale getirilmiştir. Yavaş tepki veren termik santrallere sahip ve hidroelektrik üretimi olan şebekelerle bağlantısı olmayan elektrik şebekeleri, rüzgar enerjisi kullanımını sınırlamak zorunda kalabilir. Journal of Applied Meteorology and Climatology'de yayınlanan 2007 Stanford Üniversitesi çalışmasına göre , on veya daha fazla rüzgar çiftliğini birbirine bağlamak, üretilen toplam enerjinin ortalama %33'ünün (yani toplam isim plakası kapasitesinin yaklaşık %8'inin) güvenilir olarak kullanılmasına izin verebilir. , temel yük elektrik asgari kriterler rüzgar hızı ve türbin yüksekliği için karşılandığı sürece olarak, sap uç yüklerin güvenilemez.

Tersine, özellikle rüzgarlı günlerde, %16'lık penetrasyon seviyelerinde bile, rüzgar enerjisi üretimi bir ülkedeki diğer tüm elektrik güç kaynaklarını geride bırakabilir. İspanya'da, 16 Nisan 2012'nin erken saatlerinde rüzgar enerjisi üretimi, toplam talebin %60,5'i ile o zamana kadarki en yüksek elektrik enerjisi üretim yüzdesine ulaştı. 2013'te 90 saatin üzerinde elektrik piyasası penetrasyonu %30 olan Danimarka'da rüzgar enerjisi, ülkenin elektriğinin %100'ünü üretti ve 28 Ekim'de sabah saat 2'de ülke talebinin %122'sine ulaştı.

%10 ve %20 rüzgar payı için MWh başına Euro, sistem işletim maliyetlerinde artış
Ülke %10 %20
Almanya 2.5 3.2
Danimarka 0,4 0,8
Finlandiya 0,3 1.5
Norveç 0.1 0,3
İsveç 0,3 0.7

2006 Uluslararası Enerji Ajansı forumu, sağdaki tabloda gösterildiği gibi, birkaç ülke için rüzgar enerjisinin toplam kapasite payının bir fonksiyonu olarak kesinti yönetimi maliyetlerini sundu. 2009'da Birleşik Krallık'ta rüzgar değişkenliği üzerine yayınlanan üç rapor, işletme rezervine %20 eklenerek rüzgar değişkenliğinin dikkate alınması gerektiği konusunda genel olarak hemfikirdir, ancak bu, şebekeyi yönetilemez hale getirmez. Mütevazı ek maliyetler ölçülebilir.

Değişken yenilenebilir enerjileri türe ve konuma göre çeşitlendirme, bunların varyasyonlarını tahmin etme ve bunları dağıtılabilir yenilenebilir kaynaklar, esnek yakıtlı jeneratörler ve talep yanıtı ile entegre etme kombinasyonu, güç kaynağı ihtiyaçlarını güvenilir bir şekilde karşılama potansiyeline sahip bir güç sistemi oluşturabilir. Her zamankinden daha yüksek seviyelerde yenilenebilir enerjiyi entegre etmek, gerçek dünyada başarılı bir şekilde gösteriliyor:

2009'da, önde gelen elektrik mühendislerinin profesyonel dergisinde yazan sekiz Amerikalı ve üç Avrupalı ​​yetkili, "elektrik şebekelerinin barındırabileceği rüzgar enerjisi miktarı için güvenilir ve sağlam bir teknik sınır" bulamadılar. Aslında, 200'den fazla uluslararası çalışmanın hiçbiri, ne doğu ve batı ABD bölgelerine yönelik resmi araştırmalar ne de Uluslararası Enerji Ajansı , şebekeye %30'a kadar değişken yenilenebilir kaynakların güvenilir bir şekilde entegre edilmesinde büyük maliyetler veya teknik engeller bulamadı. ve bazı çalışmalarda çok daha fazlası.

- 
İdealleştirilmiş varsayımlar altında Avrupa'da rüzgar ve fotovoltaik için kapasite faktörlerinin mevsimsel döngüsü. Şekil, mevsimsel ölçekte rüzgar ve güneş enerjisinin dengeleyici etkilerini göstermektedir (Kaspar ve diğerleri, 2019).

Güneş enerjisi rüzgarın tamamlayıcısı olma eğilimindedir. Günlük ila haftalık zaman çizelgelerinde, yüksek basınçlı alanlar açık gökyüzü ve alçak yüzey rüzgarları getirirken, düşük basınçlı alanlar daha rüzgarlı ve bulutlu olma eğilimindedir. Mevsimsel zaman çizelgelerinde, güneş enerjisi yaz aylarında zirveye ulaşırken, birçok bölgede rüzgar enerjisi yaz aylarında daha düşük, kış aylarında ise daha yüksektir. Böylece rüzgar ve güneş enerjisinin mevsimsel değişimi birbirini bir şekilde iptal etme eğilimindedir. 2007'de Kassel Üniversitesi Güneş Enerjisi Tedarik Teknolojisi Enstitüsü , tamamen yenilenebilir kaynaklardan, günün her saatinde ve yıl boyunca yükü takip eden güç sağlamak için güneş, rüzgar, biyogaz ve hidrodepolamayı birbirine bağlayan birleşik bir enerji santralini pilot test etti .

öngörülebilirlik

Rüzgar enerjisi tahmin yöntemleri kullanılır, ancak herhangi bir rüzgar çiftliğinin kısa vadeli işletme için öngörülebilirliği düşüktür. Herhangi bir jeneratör için, rüzgar gücünün bir saatte %10'dan daha az değişme olasılığı %80 ve 5 saat içinde %10 veya daha fazla değişme olasılığı %40'tır.

Bununla birlikte, Graham Sinden (2009) tarafından yapılan çalışmalar, uygulamada, birkaç farklı sahaya ve rüzgar rejimine yayılmış binlerce rüzgar türbinindeki varyasyonların yumuşatıldığını göstermektedir. Sahalar arasındaki mesafe arttıkça, bu sahalarda ölçülen rüzgar hızları arasındaki korelasyon azalır.

Bu nedenle, yerel rüzgar hızları değiştikçe tek bir türbinden elde edilen çıktı büyük ölçüde ve hızlı bir şekilde değişebilirken, daha fazla türbin daha büyük ve daha büyük alanlara bağlandığından, ortalama güç çıkışı daha az değişken ve daha öngörülebilir hale gelir. Hava tahmini , elektrik-güç şebekesinin meydana gelen üretimde öngörülebilir değişiklikler için hazırlanmasına izin verir.

Tek tek rüzgar türbinlerinin arızalarının toplam güç üzerinde neredeyse hiçbir etkisi olmadığından, rüzgar enerjisi neredeyse hiç büyük teknik arızalara maruz kalmaz, bu nedenle dağıtılan rüzgar enerjisi güvenilir ve tahmin edilebilir olurken, geleneksel jeneratörler çok daha az değişken olmakla birlikte büyük öngörülemeyen kesintilere maruz kalabilirler.

Enerji depolama

Sir Adam Beck Yaratma Kompleks en Niagara Falls, Kanada , büyük içerir hazneli pompalı hidroelektrik rezervuar . Elektrik talebinin düşük olduğu saatler boyunca, suyu rezervuara pompalamak için fazla elektrik şebekesi gücü kullanılır, bu da daha sonra talebin yoğun olduğu dönemlerde fazladan 174 MW elektrik gücü sağlar.

Tipik olarak, geleneksel hidroelektrik rüzgar gücünü çok iyi tamamlar. Rüzgar kuvvetli estiğinde, yakınlardaki hidroelektrik santralleri sularını geçici olarak tutabilir. Rüzgar düştüğünde, üretim kapasitesine sahip olmaları koşuluyla, telafi etmek için üretimi hızla artırabilirler. Bu, çok eşit bir genel güç kaynağı sağlar ve neredeyse hiç enerji kaybı olmaz ve daha fazla su kullanmaz.

Alternatif olarak, uygun bir su seviyesinin bulunmadığı durumlarda, pompalı-depolamalı hidroelektrik veya sıkıştırılmış hava enerji depolaması ve termal enerji depolaması gibi diğer şebeke enerji depolama biçimleri, şiddetli rüzgar dönemleri tarafından geliştirilen enerjiyi depolayabilir ve gerektiğinde serbest bırakabilir. İhtiyaç duyulan depolama türü, rüzgar penetrasyon seviyesine bağlıdır - düşük penetrasyon günlük depolama gerektirir ve yüksek penetrasyon hem kısa hem de uzun vadeli depolama gerektirir - bir ay veya daha uzun bir süre. Depolanan enerji, en yoğun talep dönemlerinde daha yüksek maliyetli üretimin yerini alacak şekilde değiştirilebildiğinden, rüzgar enerjisinin ekonomik değerini artırır. Bu arbitrajdan elde edilen potansiyel gelir , depolama maliyetini ve kayıplarını dengeleyebilir. Örneğin, Birleşik Krallık'ta, 2 GW'lık Dinorwig pompalı depolama tesisi , elektrik talebindeki zirveleri dengeler ve temel yük tedarikçilerinin tesislerini daha verimli bir şekilde çalıştırmasını sağlar. Pompalı depolamalı güç sistemleri yalnızca yaklaşık %75 verimli olmasına ve yüksek kurulum maliyetlerine sahip olmasına rağmen, düşük işletme maliyetleri ve gerekli elektriksel temel yükü azaltma yetenekleri hem yakıttan hem de toplam elektrik üretim maliyetlerinden tasarruf sağlayabilir.

Belirli coğrafi bölgelerde, en yüksek rüzgar hızları, ister açık denizde ister karada olsun, elektrik enerjisine yönelik en yüksek taleple örtüşmeyebilir. Örneğin ABD'nin Kaliforniya ve Teksas eyaletlerinde yaz aylarındaki sıcak günlerde klima kullanımı nedeniyle rüzgar hızı düşük ve elektrik talebi yüksek olabilir . Bazı kuruluşlar , iklimlendirmeyi %70'e kadar daha verimli hale getirerek yaz aylarında elektrik enerjisi talebini azaltmak için müşterilerinin jeotermal ısı pompası satın almalarını sübvanse eder ; Bu teknolojinin yaygın olarak benimsenmesi, sıcak yazlar ve düşük yaz rüzgarları olan bölgelerde elektrik enerjisi talebini rüzgar mevcudiyeti ile daha iyi eşleştirecektir. Gelecekteki olası bir seçenek, geniş çapta dağılmış coğrafi alanları bir HVDC " süper şebeke " ile birbirine bağlamak olabilir . ABD'de, planlanan veya potansiyel yenilenebilir enerjileri almak için iletim sistemini yükseltmenin en az 60 milyar ABD Dolarına mal olacağı ve katma rüzgar enerjisinin sosyal değerinin bu maliyetten daha fazla olacağı tahmin edilmektedir.

Almanya, günlük talebi aşabilecek bir rüzgar ve güneş kurulu kapasitesine sahip olup, 2012 yılında 14,7 milyar kWh'lik ihracatla komşu ülkelere tepe elektrik ihraç etmektedir. Daha pratik bir çözüm, otuz günlük depolama kapasitesinin kurulmasıdır. Avrupa'nın enerjisinin çoğu rüzgar ve güneş enerjisinden elde edildiğinde gerekli hale gelecek olan talebin %80'ini karşılamak. Tıpkı AB'nin üye ülkelerden 90 günlük stratejik petrol rezervlerini korumasını gerektirmesi gibi, ülkelerin komşularını net ölçüm için kullanmayı beklemek yerine elektrik enerjisi depolaması sağlamaları beklenebilir.

Kapasite kredisi, yakıt tasarrufu ve enerji geri ödemesi

Rüzgârın kapasite kredisi, aynı derecede sistem güvenliğini korurken, rüzgâr enerjisi ile yer değiştiren konvansiyonel santrallerin kapasitesini belirleyerek tahmin edilir. Göre Amerikan Rüzgar Enerjisi Birliği , 2015 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nde rüzgar enerjisi üretim suyu 280 milyon metreküp (73 milyar ABD galon) tüketimini kaçınılması ve düşük CO
2
emisyonları 132 milyon metrik ton azaltırken, kamu sağlığında 7,3 milyar ABD doları tasarruf sağlıyor.

Bir rüzgar çiftliği inşa etmek için gereken enerji , rüzgar gücünün ömrü boyunca toplam çıktısına, yani Yatırım Yapılan Enerjinin Geri Dönüşü'ne bölünür ve rüzgar gücünün ortalamaları yaklaşık 20-25'tir. Bu nedenle, enerji geri ödeme süresi tipik olarak bir yıl civarındadır.

ekonomi

1983 ile 2017 yılları arasında kilovat saat başına kara rüzgar maliyeti

Kara rüzgarı ucuz bir elektrik enerjisi kaynağıdır, kömür veya gaz santralleriyle rekabet edebilir veya birçok yerde onlardan daha ucuzdur. BusinessGreen'e göre , rüzgar türbinleri 2000'li yılların ortalarında Avrupa'nın bazı bölgelerinde ve yaklaşık aynı zamanlarda ABD'de şebeke paritesine (rüzgar enerjisi maliyetinin geleneksel kaynaklarla eşleştiği nokta) ulaştı . Düşen fiyatlar Seviyelendirilmiş maliyeti aşağı çekmeye devam ediyor ve 2010 yılında Avrupa'da genel şebeke paritesine ulaştığı ve sermaye maliyetlerinde yaklaşık %12'lik bir beklenen düşüş nedeniyle 2016 civarında ABD'de aynı noktaya ulaşacağı öne sürüldü. PolitiFact'e göre , rüzgar enerjisinin sübvansiyonlar olmadan Amerika Birleşik Devletleri'nde uygulanabilir olup olmayacağını tahmin etmek zor. Mart 2021'de Siemens Gamesa CEO'su, düşük maliyetli rüzgar türbinlerine olan yüksek talebin, yüksek girdi maliyetleri ve yüksek çelik maliyetleriyle birleştiğinde, üreticiler üzerinde artan baskıya ve azalan kar marjlarına yol açtığı konusunda uyardı.

Elektrik gücü maliyeti ve trendler

Danimarka'da rüzgar enerjisi için MWh başına tahmini maliyet
Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı ABD'de rüzgar gücünün Getirilmiş Maliyet 2012 yılından itibaren 2030 yılına kadar% 25 yaklaşık azalacağı projeleri.
Birleşik Krallık'ta Edenfield'den geçen bir türbin kanadı konvoyu (2008). Daha da uzun 2 parçalı bıçaklar artık üretilmekte ve daha sonra nakliye zorluklarını azaltmak için yerinde monte edilmektedir.

Rüzgar enerjisi sermaye yoğundur ancak yakıt maliyeti yoktur. Bu nedenle rüzgar enerjisinin fiyatı, fosil yakıt kaynaklarının değişken fiyatlarından çok daha istikrarlıdır. Marjinal maliyeti yapılmış bir istasyon bir kez rüzgar enerjisi genellikle daha az kW başına 1-yüzde-h daha uzundur.

2017'de kara rüzgar enerjisi için küresel ortalama toplam kurulu maliyetler, kW başına 1477 dolar ve açık deniz için kW başına 4239 dolardı, ancak her iki durumda da büyük farklılıklar vardı.

Bununla birlikte, elektrik enerjisi birimi başına tahmini ortalama maliyet , türbin ve iletim tesislerinin inşa maliyetini, ödünç alınan fonları, yatırımcılara getiriyi (risk maliyeti dahil), tahmini yıllık üretimi ve öngörülen sürenin ortalaması alınarak diğer bileşenleri içermelidir. 20 yıldan fazla olabilen ekipmanın faydalı ömrü. Enerji maliyeti tahminleri büyük ölçüde bu varsayımlara bağlıdır, bu nedenle yayınlanan maliyet rakamları önemli ölçüde farklılık gösterebilir. 2004'te rüzgar enerjisi, 1980'lerde yaptığının 1/5'ine mal oldu ve bazıları, daha büyük multi-megawatt'lık türbinler seri üretildiğinden düşüş eğiliminin devam etmesini bekliyordu . 2012'de rüzgar türbinleri için sermaye maliyetleri 2008-2010'dan önemli ölçüde düşüktü, ancak yine de 2002 seviyelerinin üzerindeydi. Amerikan Rüzgar Enerjisi Birliği'nin 2011 tarihli bir raporunda, "Rüzgarın maliyetleri son iki yılda kilovat saat başına 5 ila 6 sent arasında düştü... kömürle çalışan elektrik gücünden yaklaşık 2 sent daha ucuz, ve geçen yıl vergi özsermaye yapılarından daha fazla proje borç düzenlemeleri yoluyla finanse edildi... Wall Street bankalarından daha fazla kabul gördü... Ekipman üreticileri ayrıca ürünleri üç yıla kadar beklemek yerine sipariş edildikleri yıl içinde teslim edebilirler. önceki döngülerde olduğu gibi.... Amerika Birleşik Devletleri'nde 5.600 MW'lık yeni kurulu kapasite yapım aşamasındadır, bu rakam 2010'un bu noktasındaki sayının iki katından fazladır. Tüm yeni elektrik üretiminin yüzde otuz beşi Amerika Birleşik Devletleri'nde inşa edilmiştir. 2005'ten bu yana, güç sağlayıcıları, öngörülemeyen emtia fiyatlarındaki hareketlere karşı uygun bir koruma olarak rüzgara giderek daha fazla ikna olduklarından, yeni gaz ve kömür santrallerinin toplamından daha fazlası rüzgardan geldi."

Bir İngiliz Rüzgar Enerjisi Birliği raporu, karada rüzgar enerjisinin ortalama üretim maliyetini kW·saat (2005) başına yaklaşık 3 peni (ABD 5 ile 6 sent arasında) verir. Üretilen birim enerji başına maliyetin 2006'da ABD'de kömür ve doğal gaz için yeni üretim kapasitesi maliyetinin yüzde 5 ila 6 üzerinde olduğu tahmin ediliyordu: rüzgar maliyeti MW·s başına 56$, kömürün 53$/MW·s olduğu tahmin ediliyordu. ve doğalgaz 53 dolardan. 2011'de İngiltere'de yapılan bir hükümet araştırmasında doğal gazla benzer karşılaştırmalı sonuçlar elde edildi. 2011'de rüzgar türbinlerinden elde edilen güç, fosil veya nükleer santrallerden zaten daha ucuz olabilirdi; Ayrıca rüzgar enerjisinin gelecekte en ucuz enerji üretim şekli olması beklenmektedir. Rüzgâr enerjisinin varlığı, sübvanse edildiğinde bile, marjinal fiyatı düşürerek ve pahalı enerji santrallerinin kullanımını en aza indirerek tüketiciler için maliyetleri (Almanya'da 5 milyar €/yıl) azaltabilir .

2012 tarihli bir AB çalışması, sübvansiyonlar ve dışsallıklar göz ardı edildiğinde kömüre benzer kara rüzgar enerjisinin temel maliyetini göstermektedir . Rüzgar enerjisi en düşük dış maliyetlerden bazılarına sahiptir.

Şubat 2013'te Bloomberg New Energy Finance (BNEF), yeni rüzgar çiftliklerinden elektrik enerjisi üretmenin maliyetinin yeni kömür veya yeni baz yüklü gaz santrallerinden daha ucuz olduğunu bildirdi. Mevcut Avustralya federal hükümeti karbon fiyatlandırma planı dahil edildiğinde , modellemeleri yeni rüzgar santralleri için 80$/MWh, yeni kömür santralleri için 143$/MWh ve yeni baz yük gaz santralleri için 116$/MWh maliyet (Avustralya doları cinsinden) verir. Modelleme ayrıca "karbon fiyatı olmasa bile (ekonomi çapında emisyonları azaltmanın en verimli yolu) rüzgar enerjisinin yeni kömürden %14 ve yeni gazdan %18 daha ucuz olduğunu" gösteriyor. Yeni kömür santralleri için daha yüksek maliyetlerin bir kısmı, "emisyon yoğun yatırımların itibarı zedelenmesi" nedeniyle yüksek finansal borç verme maliyetlerinden kaynaklanmaktadır. Gazla çalışan tesislerin maliyeti kısmen yerel fiyatlar üzerindeki "ihracat piyasası" etkilerinden kaynaklanmaktadır. "1970'lerde ve 1980'lerde" yerleşik kömürle çalışan santrallerin üretim maliyetleri, amortisman nedeniyle yenilenebilir enerji kaynaklarından daha ucuzdur. 2015 yılında BNEF , yeni santrallerde (karbon maliyetleri hariç) MWh başına seviyelendirilmiş elektrik maliyetini (LCOE) hesapladı: karada rüzgar için 85 dolar (deniz için 175 dolar), Amerika'da kömür için 66-75 dolar (Avrupa'da 82-105 dolar), gaz 80-100 dolar. 2014 yılında yapılan bir araştırma , bölgeye bağlı olarak sübvansiyonsuz LCOE maliyetlerinin 37-81 $ arasında olduğunu gösterdi . 2014 ABD DOE raporu, bazı durumlarda rüzgar enerjisi için elektrik satın alma anlaşması fiyatlarının 23,5$/MWh gibi rekor düşük seviyelere düştüğünü gösterdi.

Rüzgar türbini teknolojisi geliştikçe maliyet düştü. Artık daha uzun ve daha hafif rüzgar türbini kanatları, türbin performansında iyileştirmeler ve artan enerji üretim verimliliği var. Ayrıca, rüzgar projesi sermaye harcama maliyetleri ve bakım maliyetleri düşmeye devam etti. Örneğin, 2014'ün başlarında ABD'deki rüzgar endüstrisi, daha uzun kanatlı daha uzun rüzgar türbinlerini kullanarak daha yüksek rakımlarda daha hızlı rüzgarları yakalayarak daha düşük maliyetle daha fazla güç üretebildi. Bu yeni fırsatlar yarattı ve Indiana, Michigan ve Ohio'da yerden 90-120 metre (300-400 ft) yükseklikte inşa edilen rüzgar türbinlerinden elde edilen gücün fiyatı 2014'ten beri kömür gibi geleneksel fosil yakıtlarla rekabet edebilir. Fiyatlar bazı durumlarda kilovat saat başına yaklaşık 4 sente düştü ve kamu hizmetleri, en ucuz seçenek olduğunu söyleyerek portföylerindeki rüzgar enerjisi miktarını artırıyor.

Bazı girişimler, açık deniz rüzgarından elde edilen elektrik enerjisi maliyetlerini azaltmak için çalışıyor. Bir örnek, dokuz açık deniz rüzgar geliştiricisini içeren ve 2015 yılına kadar açık deniz rüzgar maliyetini %10 azaltmayı hedefleyen ortak bir endüstri projesi olan Carbon Trust Offshore Wind Accelerator'dır. Ölçekli inovasyonun %25 maliyet getirebileceği öne sürülmüştür. 2020 yılına kadar açık deniz rüzgarında azalma. Siemens Wind Power'ın eski Teknik Sorumlusu Henrik Stiesdal , 2025 yılına kadar açık deniz rüzgarından elde edilen enerjinin, diğer yenilenebilir ve fosil yakıtlı enerji kaynaklarına kıyasla Birleşik Krallık'taki en ucuz, ölçeklenebilir çözümlerden biri olacağını belirtti. eğer topluma gerçek maliyet, enerji denkleminin maliyetine dahil edilirse. O andaki maliyeti karada 43 EUR/MWh ve açık denizde rüzgarda 72 EUR/MWh olarak hesaplıyor.

Ağustos 2017'de, Enerji Bakanlığı Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL) 2030 yılına kadar rüzgar enerjisi maliyetinde %50 azalmaya ilişkin yeni bir rapor yayınladı. NREL'in rüzgar türbini tasarımında, malzemelerinde ve performansı ortaya çıkarmak için kontrollerde ilerleme kaydetmesi bekleniyor. iyileştirmeler ve maliyetleri düşürme. Uluslararası anketörlere göre, bu çalışma, maliyet düşürmenin 2030 yılına kadar %24 ila %30 arasında dalgalanacağının tahmin edildiğini gösteriyor. Daha agresif vakalarda uzmanlar, araştırma ve geliştirme ve teknoloji programlarının ek maliyetlerle sonuçlanması durumunda, maliyetlerde %40'a varan azalma olduğunu tahmin ediyor. yeterlik.

2018'de bir Lazard araştırması, "Karada rüzgardan üretilen enerjinin düşük seviyeli Seviyelendirilmiş maliyetinin, kömür için ortalama 36 $/MWh marjinal marjinal maliyetine kıyasla 29$/MWh olduğunu" buldu ve ortalama maliyetin %7 düştüğünü kaydetti. bir yıl içinde.

Teşvikler ve topluluk faydaları

ABD'li toprak sahipleri tipik olarak rüzgar türbini başına yıllık 3.000-5.000 ABD Doları kira geliri alırken, çiftçiler mahsul yetiştirmeye veya sığırları türbinlerin dibine kadar otlatmaya devam ediyor. Gösterilen: Brazos Rüzgar Çiftliği , Teksas.
Kaliforniya'daki Altamont Geçidi Rüzgar Çiftliği'ndeki 6.000 türbinden bazıları , 1980'lerde vergi teşvikleriyle desteklendi.

Amerika Birleşik Devletleri'ndeki rüzgar endüstrisi on binlerce iş ve milyarlarca dolarlık ekonomik faaliyet yaratıyor. Rüzgar projeleri, yerel vergiler veya vergi yerine ödemeler sağlar ve arazilerinde rüzgar türbinleri bulunan çiftçilere gelir sağlayarak kırsal toplulukların ekonomisini güçlendirir. Birçok yargı bölgesinde rüzgar enerjisi, gelişimini teşvik etmek için finansal veya diğer destekler almaktadır. Rüzgar enerjisi , çekiciliğini artırmak veya önemli olumsuz dışsallıkları olan diğer üretim biçimlerinden alınan sübvansiyonları telafi etmek için birçok yetki alanında sübvansiyonlardan yararlanmaktadır .

ABD'de rüzgar enerjisi, ilk 10 yıl boyunca üretilen her bir kWh için 1993 doları cinsinden 2¢/kWh'lik bir üretim vergisi kredisi (PTC) alır; 2012'de kWh başına 2¢ olan kredi 2 Ocak 2012'de yenilendi ve 2013'te başlayan inşaatı da içeriyor. PTC'yi almak yerine %30 vergi indirimi uygulanabilir. Bir başka vergi avantajı da hızlandırılmış amortismandır . Birçok Amerikan eyaleti, emlak vergisinden muafiyet, zorunlu satın almalar ve " yeşil krediler " için ek pazarlar gibi teşvikler de sağlamaktadır . 2008 yılının Enerji İyileştirme ve Uzatma Yasası mikrotürbinler dahil rüzgar için kredilerin uzantılarını içerir. Kanada ve Almanya gibi ülkeler ayrıca, rüzgar türbini inşaatı için vergi kredileri veya rüzgar üretimi için minimum satın alma fiyatları gibi, şebeke erişiminin güvence altına alındığı (bazen tarife garantisi olarak da adlandırılır) rüzgar türbini inşaatı için teşvikler sağlamaktadır . Bu tarife garantileri tipik olarak ortalama elektrik enerjisi fiyatlarının oldukça üzerinde belirlenir. Aralık 2013'te ABD Senatörü Lamar Alexander ve diğer Cumhuriyetçi senatörler "rüzgar enerjisi üretim vergi kredisinin 2013 sonunda sona ermesine izin verilmesi gerektiğini" savundu ve yeni tesisler için 1 Ocak 2014'te sona erdi.

İkincil piyasa güçleri ayrıca , elektrik için bir prim fiyatı olsa bile, işletmelere rüzgardan üretilen gücü kullanmaları için teşvikler sağlar . Örneğin, sosyal sorumluluk sahibi üreticiler , kamu hizmeti şirketlerine sübvansiyon ve yeni rüzgar enerjisi altyapısı inşa etmeye giden bir prim ödüyor. Şirketler rüzgardan elde edilen enerjiyi kullanır ve karşılığında güçlü "yeşil" çabalar gösterdiklerini iddia edebilirler. ABD'de Green-e kuruluşu, bu yenilenebilir enerji kredileriyle ticari uyumu izler. Enerji ihalelerinin kullanımının artması, birçok piyasada sübvansiyonların kaldırılması gibi zorlu rekabet koşulları nedeniyle türbin fiyatları son yıllarda önemli ölçüde düşmüştür. Örneğin , en büyük kara türbini, kabaca 5.000 eve elektrik sağlamaya yetecek 4,2 megavat gücü pompalayabilen bir rüzgar türbini üreticisi olan Vestas , türbin fiyatlarının 2016 sonunda megavat başına 950.000 Euro'dan yaklaşık Euro'ya düştüğünü gördü. 2017'nin üçüncü çeyreğinde megavat başına 800.000.

Küçük ölçekli rüzgar enerjisi

Küçük bir Quietrevolution QR5 Gorlov tipi dikey eksenli rüzgar türbini çatısına Colston Hall in Bristol, İngiltere . 3 m çapında ve 5 m yüksekliğinde olan bu model, 6,5 kW'lık bir isim plakası değerine sahiptir.

Küçük ölçekli rüzgar enerjisi, 50 kW'a kadar elektrik gücü üretme kapasitesine sahip rüzgar üretim sistemlerine verilen isimdir. Aksi takdirde dizel jeneratörlere güvenebilecek izole topluluklar, alternatif olarak rüzgar türbinlerini kullanabilir. Bireyler, ekonomik nedenlerle şebeke elektriğine olan bağımlılıklarını azaltmak veya ortadan kaldırmak ya da karbon ayak izlerini azaltmak için bu sistemleri satın alabilirler . Rüzgar türbinleri, uzak bölgelerde uzun yıllar boyunca pil depolama ile bağlantılı olarak ev tipi elektrik enerjisi üretimi için kullanılmıştır .

Kentsel bir ortamda küçük ölçekli rüzgar enerjisi projelerinin son örnekleri, 2009'dan beri birkaç bina projesinin çatılarını Gorlov tipi sarmal rüzgar türbinleriyle kapattığı New York City'de bulunabilir . Ürettikleri enerji, binaların genel tüketimine kıyasla küçük olsa da, bazı projeler aynı zamanda doğrudan destek alan bazı projelerle, binanın "yeşil" kimlik bilgilerini "yüksek teknolojili kazanınızı insanlara göstermenin" yapamayacağı şekillerde güçlendirmeye yardımcı oluyorlar. New York Eyalet Enerji Araştırma ve Geliştirme Kurumu .

Şebekeye bağlı ev tipi rüzgar türbinleri, şebeke enerji depolamasını kullanabilir , böylece satın alınan elektrik gücünü mevcut olduğunda yerel olarak üretilen güçle değiştirebilir. Yerli mikro jeneratörler tarafından üretilen fazla güç, bazı yetki alanlarında şebekeye beslenebilir ve kamu hizmeti şirketine satılabilir, bu da mikro jeneratör sahiplerinin enerji maliyetlerini dengelemeleri için bir perakende kredisi üretir.

Şebekeden bağımsız sistem kullanıcıları , rüzgar türbinini desteklemek için kesintili güce uyum sağlayabilir veya piller, fotovoltaik veya dizel sistemleri kullanabilir. Parkmetreler, trafik uyarı işaretleri, sokak aydınlatması veya kablosuz İnternet ağ geçitleri gibi ekipmanlar, elektrik şebekesine bağlantı ihtiyacını ortadan kaldıran küçük bir pili şarj eden, muhtemelen bir fotovoltaik sistemle birleştirilmiş küçük bir rüzgar türbini tarafından çalıştırılabilir.

Birleşik Krallık'ta küçük ölçekli rüzgar enerjisinin potansiyeline ilişkin 2010 yılında yayınlanan bir Carbon Trust araştırması, küçük rüzgar türbinlerinin yılda 1,5 terawatt saate (TW saat) kadar elektrik gücü sağlayabileceğini (toplam Birleşik Krallık'ın %0,4'ü) buldu. elektrik enerjisi tüketimi), 600.000 ton karbondioksit (Mt CO 2 ) emisyon tasarrufu sağlar. Bu, hanelerin %10'unun, kW·saat başına yaklaşık 12 peni (ABD 19 senti) şebeke elektriği ile rekabet edebilecek maliyetlerde türbin kuracağı varsayımına dayanmaktadır. 2006 yılında Birleşik Krallık hükümetinin desteklediği Energy Saving Trust için hazırlanan bir raporda , çeşitli türlerde ev tipi elektrik jeneratörlerinin 2050 yılına kadar ülkenin elektrik enerjisi ihtiyacının %30 ila %40'ını karşılayabileceği bulundu.

Dağıtılmış nesil gelen yenilenebilir kaynaklardan artan farkındalık bir sonucu olarak artmaktadır iklim değişikliği . Yenilenebilir üretim birimlerini şebeke sistemine bağlamak için gereken elektronik arayüzler , güç kalitesini artırmak için aktif filtreleme gibi ek işlevleri içerebilir.

Çevresel etkiler

Bir rüzgar türbini yakınında otlayan hayvancılık .

Rüzgar enerjisinin çevresel etkisinin fosil yakıtlara kıyasla nispeten küçük olduğu düşünülmektedir. Göre IPCC'ye ait değerlendirmelerde enerji kaynaklarının ömrü sera gazı emisyonlarının , rüzgar türbinleri bir olması medyan 12 ve 11 (değerini g CO
2
eq / kWh ) sırasıyla açık deniz ve kara türbinleri için. Diğer düşük karbonlu güç kaynakları ile karşılaştırıldığında , rüzgar türbinleri üretilen elektrik enerjisi birimi başına en düşük küresel ısınma potansiyeline sahiptir.

Karadaki rüzgar çiftlikleri, peyzaj üzerinde önemli bir görsel etkiye ve etkiye sahip olabilir. Türbin ağları, erişim yolları, iletim hatları ve trafo merkezleri "enerji yayılmasına" neden olabilir. Çok düşük yüzey güç yoğunluğu ve özel boşluk gereksinimleri nedeniyle, rüzgar çiftliklerinin tipik olarak daha fazla alanı kapsaması ve diğer enerji santrallerinden daha fazla yayılması gerekir. Örneğin, birçok büyük şehre yalnızca rüzgarla güç sağlamak için en az şehirler kadar büyük rüzgar çiftlikleri inşa etmek gerekir. Ancak, türbinler ve yollar arasındaki arazi hala tarım için kullanılabilir. Daha fazla araziye yayılmaları gerektiği gibi, yoğun nüfustan uzağa da inşa edilmeleri gerekir. Rüzgar çiftlikleri tipik olarak vahşi ve kırsal alanlarda inşa edilir ve bu da "kırsal alanın sanayileşmesine" yol açabilir. İskoçya Dağcılık Konseyi tarafından hazırlanan bir raporda , rüzgar çiftliklerinin doğal manzaralar ve panoramik manzaralarla bilinen alanlarda turizme zarar verdiği sonucuna varıldı . Rüzgar türbinleri de gürültü üretir. 300 metrelik (980 ft) bir konut mesafesinde bu, buzdolabından biraz daha yüksek olan 45 dB civarında olabilir. 1,5 km (1 mil) mesafeden duyulamaz hale gelirler. Gürültünün rüzgar türbinlerine çok yakın yaşayan insanlar üzerinde olumsuz sağlık etkileri olduğuna dair anekdot raporları var. Hakemli araştırmalar genellikle bu iddiaları desteklememiştir.

Habitat kaybı ve habitat parçalanması, rüzgar çiftliklerinin yaban hayatı üzerindeki en büyük etkileridir. Ekolojik etkinin ölçeği, belirli koşullara bağlı olarak önemli olabilir veya olmayabilir. Ayrıca, uygun izleme ve azaltma stratejileri uygulanırsa bu sorunlar azaltılabilir. Yaban hayatı ölümlerinin önlenmesi ve azaltılması ve turba bataklıklarının korunması , rüzgar türbinlerinin yerleşimini ve çalışmasını etkiler. Rüzgar çiftliklerinin yaban hayatı üzerindeki bir başka etkisi de kuş ölümleridir. Nadir türler de dahil olmak üzere binlerce kuş, rüzgar türbinlerinin kanatları tarafından öldürüldü, ancak rüzgar türbinleri, antropojenik kuş ölümlerine nispeten önemsiz bir katkıda bulunuyor. Rüzgar çiftlikleri ve nükleer santraller, gigawatt-saat (GWh) elektrik başına 0,3 ila 0,4 arasında kuş ölümünden sorumluyken, fosil yakıtlı elektrik santralleri GWh başına yaklaşık 5,2 ölümden sorumludur. 2009'da ABD'de bir rüzgar türbini tarafından öldürülen her kuş için yaklaşık 500.000'i kediler tarafından ve 500.000'i de binalar tarafından öldürüldü. Buna karşılık, geleneksel kömür yakıtlı jeneratörler, duman yığınlarının yukarı çekişlerine yakalandıklarında yakma ve emisyon yan ürünleri (baca gazlarının rüzgar yönündeki partiküller ve ağır metaller dahil) ile zehirlenme yoluyla, kuş ölümlerine önemli ölçüde daha fazla katkıda bulunur.

2019'dan önce, birçok rüzgar türbini kanadı , yalnızca 10 ila 20 yıl hizmet ömrü sağlayan tasarımlarla fiberglastan yapılmıştır . Mevcut teknoloji göz önüne alındığında, Şubat 2018 itibariyle, bu eski bıçakları geri dönüştürmek için bir pazar yoktu ve bunlar genellikle çöplüklere atılıyor. Bıçaklar içi boş olarak tasarlandıkları için kütlelerine göre büyük bir hacim kaplarlar. Bu nedenle, düzenli depolama operatörleri, bıçakları depolamadan önce kırmalarını istemeye başladı.

Birleşik Devletler Hava Kuvvetleri ve Deniz Kuvvetleri, üslerin yakınına büyük rüzgar türbinleri yerleştirmenin "radarı, hava trafik kontrolörlerinin uçağın yerini kaybedeceği noktaya kadar olumsuz etkileyeceği" endişesini dile getirdi.

Siyaset

Merkezi hükümet

Japonya'daki Seto Hill Rüzgar Çiftliği'nin bir parçası .

Nükleer enerji ve fosil yakıtlar olan birçok hükümet tarafından sübvanse ve rüzgar enerjisi ve yenilenebilir enerjinin diğer formları da sık sübvanse edilmektedir. Örneğin, Çevre Hukuku Enstitüsü tarafından 2009 yılında yapılan bir araştırma, 2002-2008 döneminde ABD enerji sübvansiyonlarının boyutunu ve yapısını değerlendirdi. Çalışma, bu dönemde fosil yakıt bazlı kaynaklara verilen sübvansiyonların yaklaşık 72 milyar dolar olduğunu ve yenilenebilir yakıt kaynaklarına verilen sübvansiyonların toplam 29 milyar dolar olduğunu tahmin ediyor. Amerika Birleşik Devletleri'nde federal hükümet, 1973'ten 2003'e kadar nükleer enerji (50 milyar dolar) ve fosil yakıtlar (24 milyar dolar) için Ar-Ge'yi desteklemek için enerji sübvansiyonları için 74 milyar dolar ödedi . Aynı zaman çerçevesi içinde, yenilenebilir enerji teknolojileri ve enerji verimliliği toplam 26 milyar dolar aldı. Bir sübvansiyon değişikliğinin, oyun alanını düzleştirmeye ve güneş enerjisi , rüzgar enerjisi ve biyoyakıtlar gibi büyüyen enerji sektörlerini desteklemeye yardımcı olacağı öne sürüldü . Tarih, sübvansiyonlar olmadan hiçbir enerji sektörünün gelişmediğini göstermektedir.

Göre Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) (2011), enerji sübvansiyonları yapay tüketiciler tarafından ödenen enerji fiyatını düşürmek, üreticilerin aldığı fiyat yükseltmek ya da üretim maliyetini düşürmektedir. "Fosil yakıt sübvansiyonlarının maliyetleri genellikle faydalarından daha ağır basmaktadır. Yenilenebilir kaynaklara ve düşük karbonlu enerji teknolojilerine yönelik sübvansiyonlar, uzun vadeli ekonomik ve çevresel faydalar sağlayabilir". Kasım 2011'de, Yenilenebilir Enerji Dağıtımı 2011 başlıklı bir IEA raporu şunları söyledi: "henüz rekabetçi olmayan yeşil enerji teknolojilerindeki sübvansiyonlar, net çevre ve enerji güvenliği faydaları olan teknolojilere yatırım yapmaya teşvik etmek için haklıdır". IEA'nın raporu, yenilenebilir enerji teknolojilerinin yalnızca maliyetli sübvansiyonlar yoluyla uygulanabilir olduğu ve talebi karşılamak için güvenilir bir şekilde enerji üretemediği iddialarıyla aynı fikirde değildi.

Ancak, IEA'nın görüşleri evrensel olarak kabul görmemektedir. 2010 ve 2016 yılları arasında rüzgar sübvansiyonları kWh başına 1¢ ile 6¢ arasındaydı. Kömür, doğal gaz ve nükleer için sübvansiyonların tümü, toplam yılda kWh başına 0,05¢ ile 0,2¢ arasındadır. Rüzgar, kWh bazında geleneksel kaynaklardan 50 kat daha fazla sübvanse edilmektedir.

Amerika Birleşik Devletleri'nde, rüzgar enerjisi endüstrisi son zamanlarda lobicilik çabalarını önemli ölçüde artırdı ve Washington'da yıllar süren göreceli belirsizlikten sonra 2009'da yaklaşık 5 milyon dolar harcadı. Karşılaştırıldığında, ABD nükleer endüstrisi, 2008'de sona eren 10 yıl boyunca lobicilik çabalarına ve kampanya katkılarına tek başına 650 milyon doların üzerinde harcama yaptı.

2011 Japon nükleer kazalarının ardından , Almanya federal hükümeti, özellikle açık deniz rüzgar çiftliklerine odaklanarak, enerji verimliliğini ve yenilenebilir enerji ticarileştirmesini artırmak için yeni bir plan üzerinde çalışıyor . Plana göre, büyük rüzgar türbinleri, rüzgarın karada olduğundan daha istikrarlı estiği ve devasa türbinlerin sakinleri rahatsız etmeyeceği kıyı şeritlerinden uzağa kurulacak. Plan, Almanya'nın kömür ve nükleer santrallerden elde edilen enerjiye olan bağımlılığını azaltmayı amaçlıyor.

Kamuoyu

Çevresel grup üyeleri hem rüzgar enerjisine daha fazla destek veriyor (%74) hem de daha çok karşı çıkıyor (%24). Çok azı kararsız.

Avrupa genelinde ve diğer birçok ülkede halkın tutumlarına ilişkin anketler, rüzgar enerjisine güçlü bir halk desteği olduğunu göstermektedir. AB vatandaşlarının yaklaşık %80'i rüzgar enerjisini destekliyor. In Almanya'da rüzgar enerjisi çok yüksek toplumsal kabul görmüştür, insanların yüz binlerce 2008 yılında 90.000 çalışan bu yeni sektörde başarılı işletmeler çalışan vatandaşların rüzgar ülke genelinde çiftlikler ve küçük ve orta ölçekli işletmelerin binlerce yatırım yaptık insanlar ve Almanya'nın elektrik gücünün %8'ini üretti.

Bakker et al. (2012) yaptıkları çalışmada, bölge sakinlerinin kendilerine yerleştirilen türbinleri istemedikleri zaman, rahatsızlıklarının "rüzgar türbinlerinden ekonomik olarak yararlananlara göre önemli ölçüde daha yüksek olduğunu" keşfettiler.

Rüzgar enerjisi popüler bir enerji üretim biçimi olmasına rağmen, rüzgar çiftliklerinin inşası genellikle estetik nedenlerle evrensel olarak hoş karşılanmamaktadır .

In Spain , bazı istisnalar dışında, iç rüzgar parklarının kurulumu için çok az muhalefet olmuştur. Ancak, açık deniz parkları inşa etme projeleri daha tartışmalı olmuştur. Özellikle, İspanya'nın güneybatısındaki Cádiz sahilinde , 1805 Trafalgar Savaşı'nın olduğu yerde dünyanın en büyük açık deniz rüzgar enerjisi üretim tesisini kurma önerisi , bölgedeki turizm ve balıkçılıktan korkan güçlü muhalefetle karşılandı. , ve alan bir savaş mezarı olduğu için.

İskoçya'da hangisi artırılmalıdır?

Angus Reid Strategies tarafından Ekim 2007'de yapılan bir ankette , katılımcıların yüzde 89'u rüzgar veya güneş enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılmasının Kanada için olumlu olduğunu çünkü bu kaynakların çevre için daha iyi olduğunu söyledi. Sadece yüzde 4'ü yenilenebilir kaynakları güvenilmez ve pahalı olabileceğinden olumsuz olarak değerlendiriyor. Nisan 2007'de bir Saint Consulting anketine göre, rüzgar enerjisi, Kanada'da gelecekteki kalkınma için kamu desteğini kazanma olasılığı en yüksek olan alternatif enerji kaynağıydı ve sadece %16'sı bu tür enerjiye karşıydı. Buna karşılık, 4 Kanadalıdan 3'ü nükleer enerji gelişmelerine karşı çıktı.

İskoçya'nın mevcut 10 rüzgar çiftliği çevresinde yaşayan sakinler üzerinde 2003 yılında yapılan bir anket, rüzgar çiftliklerine en yakın yaşayanların büyük desteğiyle, yüksek düzeyde toplum kabulü ve rüzgar enerjisi için güçlü destek buldu. Bu anketin sonuçları, İskoç halkının elektrik enerjisinin büyük çoğunluğunun yenilenebilir kaynaklardan gelmesini tercih edeceğini tespit eden ve rüzgar enerjisini en iyi kaynak olarak değerlendiren daha önceki bir İskoç Yönetici araştırması olan 'İskoçya'da Halkın Çevreye Karşı Tutumu 2002'nin sonuçlarını desteklemektedir. en temiz yenilenebilir enerji kaynağı. 2005 yılında yapılan bir anket, İskoçya'daki insanların %74'ünün mevcut ve gelecekteki enerji ihtiyaçlarını karşılamak için rüzgar çiftliklerinin gerekli olduğu konusunda hemfikir olduğunu gösterdi. 2010 yılında İskoçya'da yapılan bir yenilenebilir enerji araştırmasında insanlara aynı soru sorulduğunda, %78'i aynı fikirdeydi. Artış, 2010'da 2005'tekinden iki kat daha fazla rüzgar santrali olduğu için önemli. 2010 araştırması ayrıca rüzgar santrallerinin "çirkin ve manzara üzerinde bir leke" olduğu ifadesine katılmadığını da gösterdi. %59'u rüzgar çiftliklerinin gerekli olduğunu ve nasıl göründüklerinin önemsiz olduğunu kabul etti. Turizm ile ilgili olarak , sorguya yanıt verenler, elektrik direklerini , cep telefonu kulelerini , taş ocaklarını ve plantasyonları rüzgar çiftliklerinden daha olumsuz olarak değerlendirmektedir. İskoçya, 2020 yılına kadar elektrik enerjisinin %100'ünü yenilenebilir kaynaklardan elde etmeyi planlıyor.

Diğer durumlarda, rüzgar çiftliği projelerinin doğrudan topluluk mülkiyeti vardır . Almanya'nın küçük ve orta ölçekli rüzgar santrallerine dahil olan yüz binlerce insan bu desteği orada gösteriyor.

2010 Harris Anketi, Almanya, diğer Avrupa ülkeleri ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki rüzgar enerjisine güçlü desteği yansıtıyor.

Rüzgar santrali sayısındaki artışa ilişkin görüş, 2010 Harris Anketi
Biz Büyük
Britanya
Fransa İtalya ispanya Almanya
% % % % % %
şiddetle karşı çıkmak 3 6 6 2 2 4
İyilikten çok karşı çıkmak 9 12 16 11 9 14
Karşı çıkmaktan çok tercih 37 44 44 38 37 42
kesinlikle iyilik 50 38 33 49 53 40

In Çin Shen vd. (2019), Çinli şehir sakinlerinin kentsel alanlarda rüzgar türbinleri inşa etmeye bir şekilde dirençli olabileceğini keşfettiler ve şaşırtıcı derecede yüksek bir oranda insan endişelerini temelsiz bir radyasyon korkusundan bahsetti. Bilim adamları yerine merkezi Çin hükümeti bu endişeyi ele almak için daha uygundur. Ayrıca, çalışma, OECD ülkelerindeki muadilleri gibi, kentsel Çinli katılımcıların doğrudan maliyetlere ve vahşi yaşam dışsallıklarına karşı duyarlı olduğunu ortaya koyuyor. Türbinlerle ilgili bilgileri halka dağıtmak direnci azaltabilir.

Toplum

İngiltere, Cumbria'daki bu gibi rüzgar türbinlerine , nüfusun bazı kesimleri tarafından estetik de dahil olmak üzere bir dizi nedenden dolayı karşı çıkılmıştır.

Birçok rüzgar enerjisi şirketi, belirli rüzgar çiftlikleriyle ilgili çevresel ve diğer endişeleri azaltmak için yerel topluluklarla birlikte çalışır. Diğer durumlarda , rüzgar çiftliği projelerinin doğrudan topluluk mülkiyeti vardır . Uygun hükümet danışma, planlama ve onay prosedürleri de çevresel risklerin en aza indirilmesine yardımcı olur. Bazıları hala rüzgar çiftliklerine itiraz edebilir, ancak Avustralya Enstitüsü'ne göre endişeleri, iklim değişikliğinin yol açtığı tehditleri ele alma ihtiyacına ve daha geniş toplumun görüşlerine karşı tartılmalıdır .

Amerika'da rüzgar projelerinin yerel vergi tabanlarını artırdığı ve okullar, yollar ve hastaneler için ödeme yapılmasına yardımcı olduğu bildiriliyor. Rüzgar projeleri ayrıca çiftçilere ve diğer toprak sahiplerine sabit gelir sağlayarak kırsal toplulukların ekonomisini canlandırıyor.

İngiltere'de, hem Milli Güven ve Kırsal İngiltere Koruma Kampanyası uygunsuz oturtulmuş rüzgar türbinleri ve rüzgar çiftlikleri nedeniyle kırsal peyzaj üzerindeki etkileri konusunda endişeleri dile getirdiler.

Ön planda Lochgoin Rezervuarı olan Birleşik Krallık'taki Whitelee Rüzgar Çiftliği'nin panoramik görünümü .

Bazı rüzgar çiftlikleri turistik yerler haline geldi. Whitelee Rüzgar Çiftliği Ziyaretçi Merkezi sergi salonu, öğrenme hub, bir görüntüleme güverte ve ayrıca bir dükkan ile bir kafe bulunmaktadır. Glasgow Bilim Merkezi tarafından yürütülmektedir .

Danimarka'da, bir değer kaybı planı, bir rüzgar türbinine yakınlıktan kaynaklanıyorsa, insanlara mülklerinin değer kaybı için tazminat talep etme hakkı verir. Kayıp, mülkün değerinin en az% 1'i olmalıdır.

Halkın genelinde rüzgar enerjisi kavramına verilen bu genel desteğe rağmen, yerel muhalefet sıklıkla var ve bir dizi projeyi geciktirdi veya iptal etti. Örneğin, bazı kurulumların TV ve radyo alımını ve Doppler meteoroloji radarını olumsuz etkileyebileceği ve ayrıca mülk değerlerinde düşüşe yol açan aşırı ses ve titreşim seviyeleri üretebileceğine dair endişeler var. Potansiyel yayın alımı çözümleri, site seçiminin bir bileşeni olarak tahmine dayalı girişim modellemesini içerir. Rüzgar türbinlerinin yakınında 50.000 ev satışı üzerinde yapılan bir araştırma, fiyatların etkilendiğine dair istatistiksel bir kanıt bulamadı.

Estetik konular öznel olsa ve bazıları rüzgar çiftliklerini hoş ve iyimser ya da enerji bağımsızlığı ve yerel refahın sembollerini bulsa da, çeşitli nedenlerle yeni rüzgar enerjisi alanlarını engelleme girişiminde bulunmak için protesto grupları sıklıkla oluşturuluyor.

Bu tür muhalefet genellikle NIMBYizm olarak tanımlanır , ancak 2009'da yapılan araştırmalar, sakinlerin yalnızca "Arka Bahçemde Değil" sonucunda rüzgar türbinleri gibi yenilenebilir enerji tesislerine itiraz ettiği inancını destekleyen çok az kanıt olduğunu buldu. davranış.

jeopolitik

Rüzgar enerjisi kullanımının genişletilmesinin, nadir toprak elementleri neodimyum, praseodimyum ve disprosyum gibi rüzgar türbinleri için kritik malzemeler üzerinde artan jeopolitik rekabete yol açacağı iddia edilmiştir. Ancak bu bakış açısı, çoğu rüzgar türbininin kalıcı mıknatıs kullanmadığını fark etmemekle ve bu minerallerin genişletilmiş üretimi için ekonomik teşviklerin gücünü hafife almakla eleştirildi.

Türbin tasarımı

Bir rüzgar türbininin tipik bileşenleri (dişli kutusu, rotor mili ve fren tertibatı) yerine kaldırılıyor

Rüzgar türbinleri , rüzgarın kinetik enerjisini elektrik enerjisine çeviren cihazlardır . Bin yılı aşkın yel değirmeni geliştirme ve modern mühendisliğin sonucu olarak, günümüzün rüzgar türbinleri çok çeşitli yatay eksen ve dikey eksen tiplerinde üretilmektedir . En küçük türbinler, yardımcı güç için pil şarjı gibi uygulamalar için kullanılır . Kullanılmayan gücü elektrik şebekesi aracılığıyla şebeke tedarikçisine geri satarken, yerel bir güç kaynağına küçük katkılarda bulunmak için biraz daha büyük türbinler kullanılabilir . Rüzgar çiftlikleri olarak bilinen büyük türbin dizileri giderek daha önemli bir yenilenebilir enerji kaynağı haline geldi ve birçok ülkede fosil yakıtlara olan bağımlılıklarını azaltma stratejisinin bir parçası olarak kullanılıyor .

Rüzgar türbini tasarım formu ve belirlendikten işlemidir rüzgar türbini enerji elde etmek rüzgar . Bir rüzgar türbini kurulumu, rüzgar enerjisini yakalamak rüzgara doğru türbini işaret etmek gerekli gerekli sistemlerin oluşur dönüştürmek mekanik rotasyon içine elektrik gücü ve start stop ve türbini kontrol etmek diğer sistemleri.

1919'da Alman fizikçi Albert Betz , varsayımsal ideal bir rüzgar enerjisi çıkarma makinesi için, kütle ve enerjinin korunumuna ilişkin temel yasaların, rüzgarın kinetik enerjisinin 16/27'sinden (%59) fazlasının yakalanmasına izin vermediğini gösterdi. Bu Betz sınırına , teorik Betz sınırının %70 ila %80'ine ulaşabilen modern türbin tasarımlarında yaklaşılabilir.

Bir rüzgar türbininin aerodinamik basit değildir. Kanatlardaki hava akışı, türbinden uzaktaki hava akışıyla aynı değildir. Enerjinin havadan nasıl çekildiğinin doğası da havanın türbin tarafından saptırılmasına neden olur. Bu, Uyandırma etkisi olarak bilinen, aşağı akıştaki nesneleri veya diğer türbinleri etkiler. Ayrıca, aerodinamik nadiren diğer aerodinamik alanlarda görülür rotor yüzeyi sergi fenomenler bir rüzgar türbininin. Rüzgar türbininin kanatlarının şekli ve boyutları, rüzgardan verimli bir şekilde enerji elde etmek için gereken aerodinamik performans ve kanat üzerindeki kuvvetlere direnmek için gereken güç tarafından belirlenir.

Kanatların aerodinamik tasarımına ek olarak, eksiksiz bir rüzgar enerjisi sisteminin tasarımı, tesisin rotor göbeği , motor bölümü , kule yapısı , jeneratör , kontroller ve temelin tasarımını da ele almalıdır .

Tarih

Charles F. Brush'ın elektrik enerjisi üretmek için kullandığı 1888 tarihli yel değirmeni.

İnsanlar rüzgara yelken açtığından beri rüzgar enerjisi kullanılmıştır. Kral Hammurabi'nin Kodeksi (hükümdarlık MÖ 1792 - 1750), mekanik enerji üretmek için yel değirmenlerinden daha önce söz etmişti. Tahıl öğütmek ve su pompalamak için kullanılan rüzgarla çalışan makineler, yel değirmeni ve rüzgar pompası , 9. yüzyılda şu anda İran , Afganistan ve Pakistan'da geliştirildi . Rüzgar enerjisi yaygın olarak mevcuttu ve hızlı akan nehirlerin kıyılarıyla veya daha sonra yakıt kaynakları gerektirenlerle sınırlı değildi. Rüzgarla çalışan pompalar Hollanda'nın polderlerini kuruttu ve Amerika'nın orta batısı veya Avustralya taşraları gibi kurak bölgelerde , rüzgar pompaları çiftlik hayvanları ve buhar motorları için su sağladı.

Elektrik enerjisi üretimi için kullanılan ilk yel değirmeni inşa edildi İskoçya tarafından Temmuz 1887 yılında Prof. James Blyth ait Anderson'ın College , Glasgow (habercisi Strathclyde Üniversitesi ). Blyth en 10 metre (33 ft) yüksekliğinde, bez-kalkmıştı rüzgar türbini yaptığı tatil yazlık bahçesinde kuruldu Marykirk içinde Kincardineshire ve şarj için kullanılan akümülatörlerin Fransız tarafından geliştirilen Camille Alphonse Faure , iktidara, yazlık aydınlatma böylece elektrik enerjisinin rüzgar enerjisiyle sağlandığı dünyadaki ilk ev haline geldi. Blyth, ana caddeyi aydınlatmak için Marykirk halkına fazla elektrik gücü teklif etti, ancak elektrik gücünün "şeytanın işi" olduğunu düşündükleri için teklifi geri çevirdiler. Daha sonra yerel Lunatic Asylum, Revir ve Montrose Dispanseri'ne acil durum gücü sağlamak için bir rüzgar türbini inşa etmesine rağmen , teknoloji ekonomik olarak uygun görülmediği için buluş hiçbir zaman gerçekten yakalanmadı.

Atlantik'in karşısında, Cleveland, Ohio'da , 1887-1888 kışında Charles F. Brush tarafından daha büyük ve yoğun mühendislik gerektiren bir makine tasarlandı ve inşa edildi . Bu, mühendislik şirketi tarafından evinde inşa edildi ve 1886'dan 1900'e kadar işletildi. Brush rüzgar türbini, 17 metre (56 ft) çapında bir rotora sahipti ve 18 metre (59 ft) bir kuleye monte edildi. Günümüz standartlarına göre büyük olmasına rağmen, makine yalnızca 12 kW olarak derecelendirilmiştir. Bağlı dinamo, ya bir dizi pili şarj etmek ya da Brush'ın laboratuvarında 100'e kadar akkor ampulü , üç ark lambasını ve çeşitli motorları çalıştırmak için kullanıldı.

Elektrik gücünün gelişmesiyle birlikte rüzgar enerjisi, binaları aydınlatmada merkezi olarak üretilen güçten uzakta yeni uygulamalar buldu. 20. yüzyıl boyunca paralel yollar, çiftlikler veya konutlar için uygun küçük rüzgar istasyonları geliştirdi. 1973 petrol krizi gücünün uzaktan kullanımı için elektrik enerji ağları bağlı olabilir büyük yarar ölçekli rüzgar jeneratörleri yol açtı Danimarka ve ABD'de soruşturma açtı. 2008 itibariyle, ABD kurulu kapasitesi 25.4 gigawatt'a ulaştı ve 2012'de kurulu kapasite 60 gigawatt idi. Günümüzde rüzgar enerjisiyle çalışan jeneratörler, izole konutlarda pil şarjı için küçük istasyonlar arasında , ulusal elektrik şebekelerine elektrik gücü sağlayan gigawatt büyüklüğünde açık deniz rüzgar çiftliklerine kadar her boyutta çalışır .

Ayrıca bakınız

Notlar

Referanslar

Dış bağlantılar