Tenaga angin, juga dikenali sebagai kuasa angin, adalah cara memanfaatkan angin dan mengubahnya menjadi elektrik. Kecekapan angin purata turbin ialah antara 35-45%.
Pengeluaran Kuasa Angin
Angin terhasil di atmosfera bumi kerana perbezaan suhu bumi secara tempatan atau pada skala serantau dan global. Apabila hangat menjadi panas ia naik meninggalkan tempat dengan tekanan udara rendah; udara dari kawasan yang lebih sejuk dengan tekanan udara yang lebih tinggi bergerak masuk untuk menyamakan tekanan udara.
Kincir angin dan turbin memanfaatkan tenaga kinetik atau "tenaga gerakan" yang menggerakkan udara atau angin dari satu tempat ke tempat lain dan menukarkannya kepada elektrik. Turbin angin didirikan di tempat berangin, jadi angin boleh menggerakkan bilah turbin. Bilah ini memutarkan motor, dan gear meningkatkan putaran yang cukup untuk menghasilkan elektrik. Reka bentuk turbin yang berbeza sesuai untuk keadaan yang berbeza-beza.
Kecekapan Angin dan Faktor Kapasiti Angin
Kecekapan angin tidak sama dengan faktor kapasiti angin, itulah yang dibincangkan apabila orang memikirkan kecekapan tenaga. Wind Watch menerangkan perbezaan antara dua fenomena.
Kecekapan Angin dan Hadnya
Kecekapan angin ialah jumlah tenaga kinetik dalam angin yang ditukar kepada tenaga mekanikal dan elektrik. Undang-undang fizik yang diterangkan oleh Betz Limit mengatakan had teori maksimum ialah 59.6%. Angin memerlukan sisa tenaga untuk melepasi bilah. Ini sebenarnya bagus. Jika turbin terperangkap 100% tenaga angin akan berhenti bertiup dan bilah turbin tidak boleh berputar untuk menghasilkan tenaga elektrik.
Walau bagaimanapun, tidak mungkin bagi mana-mana mesin, pada masa ini untuk menukar semua 59.6% tenaga kinetik yang terperangkap daripada angin kepada elektrik. Terdapat had disebabkan oleh cara penjana dibuat dan direkayasa, yang seterusnya mengurangkan jumlah tenaga yang akhirnya ditukar kepada kuasa. Purata pada masa ini ialah 35-45%, seperti yang dinyatakan di atas. Maksimum pada prestasi puncak boleh mencapai 50% mengikut Wind Watch. Dokumen kerajaan Australia (NSW) juga bersetuju bahawa 50% ialah kecekapan angin maksimum yang boleh diperolehi (ms. 3).
Kecekapan tenaga tidak berbeza-beza seperti faktor kapasiti angin yang sebahagian besarnya bergantung pada lokasi dan keadaan cuaca.
Faktor Kapasiti Angin
Faktor kapasiti angin ialah jumlah tenaga yang dihasilkan oleh penjana berbanding apa yang boleh dihasilkan jika ia berfungsi sepanjang masa pada kapasiti puncak, menurut Green Tech Media. Faktor kapasiti angin cenderung berbeza dari satu tempat ke tempat dan pada masa yang berbeza dalam setahun, walaupun dengan turbin yang sama, kerana ia bergantung pada kelajuan angin, ketumpatan dan kawasan sapuan yang bergantung pada saiz penjana menunjukkan Open EI. Faktor kapasiti angin boleh dioptimumkan dengan memilih tempat di mana keadaan angin yang ideal berlaku sepanjang atau sebahagian besar tahun ini. Jadi adalah penting untuk mempertimbangkan faktor kapasiti angin dan keadaan yang mempengaruhinya untuk memaksimumkan output kuasa.
- Kelajuan angindi bawah 30 batu sejam menghasilkan sedikit tenaga mengikut Wind Watch. Walaupun peningkatan kecil dalam kelajuan boleh diterjemahkan kepada peningkatan besar dalam kuasa yang dijana mengikut Open EI. Elektrik yang dijana ialah kiub kelajuan angin menerangkan Wind EIS.
- Ketumpatan udara lebih banyak di kawasan yang lebih sejuk dan di paras laut berbanding di pergunungan. Jadi tempat yang sesuai dengan ketumpatan angin yang tinggi adalah laut dengan suhu yang lebih sejuk mengikut Open EI. Ini adalah salah satu sebab untuk pengembangan skala besar dalam penjanaan angin luar pantai.
- Turbin yang lebih besar dan lebih tinggi boleh memanfaatkan lebih banyak angin yang lebih tinggi di atas tanah dan dengan peningkatan rentang bilahnya. Oleh itu, pertimbangan ekonomi menjadi penting di sini.
Faktor kapasiti sentiasa ditingkatkan dengan teknologi yang dipertingkatkan. Turbin angin yang dibina pada 2014 mencapai faktor kapasiti 41.2% berbanding 31.2% untuk turbin yang dibina antara 2004-2011, menurut Green Tech Media. Walau bagaimanapun, faktor kapasiti angin dipengaruhi bukan sahaja oleh teknologi, tetapi juga ketersediaan angin itu sendiri. Oleh itu, pada tahun 2015 faktor kapasiti turbin berada di bawah purata tahun sebelumnya disebabkan oleh "kemarau angin" jelas Green Tech Media.
Perbandingan Dengan Sumber Kuasa Lain
Kecekapan tenaga angin adalah lebih baik daripada kecekapan tenaga arang batu. Hanya 29-37% daripada tenaga dalam arang batu ditukar kepada elektrik dan gas mempunyai kecekapan yang hampir sama seperti angin kerana 32-50% daripada tenaga dalam gas boleh ditukar kepada elektrik.
Walau bagaimanapun, dari segi faktor kapasiti, bahan api fosil menunjukkan prestasi yang lebih baik daripada angin di A. S. pada 2016 menurut Pentadbiran Maklumat Tenaga (EIA) A. S.
-
boleh diperbaharui vs kilang Loji arang batu di A. S. beroperasi pada 52.7% daripada kapasitinya.
- Faktor kapasiti untuk loji gas ialah 56% di AS.
- Kuasa nuklear mempunyai faktor kapasiti 92.5%, menurut angka EIA untuk bahan api bukan fosil.
- Faktor kapasiti kuasa hidro ialah 38%.
- Faktor kapasiti kuasa angin ialah 34.7%.
Apabila membandingkan output kuasa daripada sumber tenaga yang berbeza, adalah lebih baik untuk mempertimbangkan bukan sahaja faktor kapasiti, tetapi juga kecekapan tenaganya. Inilah yang menjadikan peningkatan penjanaan kuasa daripada angin berdaya saing dan boleh dilaksanakan berbanding dengan bahan api fosil yang turut diganggu oleh masalah pencemaran yang ditimbulkannya.
Intermittency Mempengaruhi Keluaran Tenaga Angin
Tenaga angin mengalami gangguan kerana angin tidak selalu tersedia dan boleh bertiup pada kelajuan yang berbeza-beza, bermakna kuasa dijana pada tahap yang tidak konsisten. Intermittency tenaga adalah fenomena di mana tenaga tidak tersedia secara berterusan disebabkan oleh banyak faktor yang tidak dapat dikawal oleh manusia. Oleh itu terdapat variasi dalam bekalan.
Penyelesaian kepada Intermittency
Memandangkan penjanaan kuasa daripada turbin angin berubah-ubah dari jam ke jam, malah detik ke saat, pembekal kuasa perlu mempunyai rizab tenaga yang lebih besar untuk memenuhi dan mengekalkan tahap bekalan kuasa yang konsisten, jelas American Scientist. Intermittency bermaksud bukan sahaja kekurangan tetapi juga tempoh lebihan; ini kemudian menyediakan penyelesaian yang mungkin juga. The American Scientist menjelaskan bahawa apabila bilangan sumber kuasa angin meningkat, perbezaan tempatan dalam cuaca dan keadaan angin boleh mengimbangi kekurangan dan lebihan.
Ramalan cuaca dan pemodelan yang lebih baik juga memudahkan untuk mengambil kira perubahan jangka pendek dalam kuasa angin. Campuran sumber juga diperlukan untuk perbezaan harian atau musim dalam penjanaan kuasa angin.
Tidak kira selang masa, ladang angin baharu yang meluas di seluruh AS, sebenarnya telah membantu menstabilkan bekalan kuasa, terutamanya semasa cuaca ekstrem di Texas menurut Clean Technica.
Kos
Pada 2017, The Independent mengumumkan bahawa pengeluaran tenaga daripada angin adalah lebih murah berbanding daripada bahan api fosil. Ia menelan kos $50 untuk menghasilkan satu megawatt-jam (MWj) pada 2017. Dengan peningkatan teknologi, kos terus menurun, menjadikannya lebih menarik daripada sumber tenaga pencemar konvensional. A. S. berharap untuk memacu pergerakan ini dengan menyediakan insentif kerajaan, untuk meningkatkan bahagian kuasa angin yang membekalkan 6% daripada tenaga elektriknya pada 2016 mengikut EIA.
Wind EIS menyatakan bahawa 80% daripada kos adalah kos modal yang terlibat dalam memasang turbin dan 20% beroperasi. Walau bagaimanapun, memandangkan tiada kos bahan api terlibat, dan mengambil kira kuasa yang dijana dalam keseluruhan kitaran hayatnya, tenaga angin adalah kompetitif.
Tenaga Tanpa Karbon
Tenaga angin ialah salah satu alternatif yang lebih cekap kepada tenaga bahan api fosil. Diramalkan menjelang 2050, 139 negara yang kini menggunakan 99% tenaga dunia boleh menggunakan 100% tenaga boleh diperbaharui. Angin dan solar bersama-sama boleh menyediakan sebanyak 97% daripada tenaga ini, menurut Laporan Forum Dunia 2017. Ini boleh membantu dalam membendung kenaikan pemanasan global di bawah 1.5C. Sama ada ladang angin di lereng bukit atau di sepanjang pantai, teknologi turbin angin menawarkan cara yang jauh lebih cekap untuk menjana elektrik yang boleh digunakan berbanding sumber tradisional yang tidak boleh diperbaharui.
