Větrná energie je jedním z nejrychleji rostoucích obnovitelných zdrojů energie, který slibuje nejnižší úrovně emisí oxidu uhličitého (CO2). Museli jsme se tedy zeptat: jaká je uhlíková stopa větrné energie?
Větrná energie má nejnižší uhlíkovou stopu ze všech typů energie. Na základě životního cyklu, pobřežní vítr emituje 11, a pobřežní vítr emituje 12 gramů ekvivalentu CO2 na kWh vyrobené elektřiny. Větrná energie pomáhá v boji proti změně klimatu a má různé další přínosy pro životní prostředí.
Větrná energie tvoří stále rostoucí množství celkové spotřeby energie a má různé dopady na životní prostředí. Pokračujte ve čtení a dozvíte se o celkové uhlíkové stopě větrné energie, její uhlíková stopa po celý životní cyklus, a jeho dopad na životní prostředí.
jak je definována Větrná energie
vítr je forma sluneční energie, která je způsobena nerovnoměrným zahříváním zemského povrchu, nepravidelnostmi zemského povrchu a rotací Země. Pro využití větrné energie vítr otáčí lopatky turbíny kolem rotoru, který otáčí generátorem a vytváří elektřinu. Průměrná roční Rychlost větru 9 mil za hodinu (mph) nebo 4 metry za sekundu (m / s) pro malé turbíny a 13 mph (5.8 m/s) pro turbíny užitkového rozsahu je nezbytná k ekonomickému využití větrné energie.
„vítr: proud vzduchu pohybující se přibližně vodorovně, zejména jeden dostatečně silný, aby se cítil“
Cambridge Dictionary
existují dva hlavní typy větrné energie:
- Větrná energie na pevnině: turbíny jsou umístěny na souši. Výstavba, přeprava, náklady na údržbu, a infrastruktura potřebná k přenosu elektřiny z pobřežních turbín spotřebitelům je nízká. Mohou však být méně účinné, protože rychlost a směr větru na pevnině mohou být nepředvídatelné.
největší pobřežní větrná farma na světě je větrná farma Gansu v Číně. Skládá se ze zhruba 7 000 větrných turbín napříč několika větrnými elektrárnami, přestože je stále ve výstavbě, plánovaná kapacita je 20 (gigawattů) GW a současná instalovaná kapacita je 8 GW.
- Větrná energie na moři: Turbíny se nacházejí v oceánu nebo sladké vodě. Výstavba, doprava, náklady na údržbu a infrastruktura potřebná k přenosu elektřiny z pobřežních turbín spotřebitelům je vysoká. Pobřežní turbíny jsou podstatně větší než pobřežní turbíny a mohou stát až o 20% více. Protože rychlost a směr větru jsou konstantnější, potenciál pro výrobu energie je mnohem vyšší. Hlukové znečištění, využívání půdy, a obavy z dopadu na divokou zvěř jsou ve srovnání s turbínami na pevnině minimální.
největší pobřežní větrnou farmou na světě je větrná farma Walney Extension, která se nachází v Irském moři. 87 větrných turbín, které pokrývají 56 čtverečních mil (149 čtverečních kilometrů), má potenciál výroby elektřiny o výkonu 659 megawattů (MW). To stačí k napájení 600 000 domácností ve Velké Británii.
jen v USA existuje více než 57 000 větrných turbín na pevnině i na moři. Mohou existovat buď jako samostatné struktury, nebo se shlukují a vytvářejí větrné farmy.
dva typy větrných turbín jsou:
- vodorovná osa Větrná turbína (HAWT): lopatky jsou sestaveny na vodorovné ose rovnoběžné se zemí. Mohou přijímat a zpracovávat vítr pouze čelně.
- Vertikální osa Větrná turbína (VAWT): lopatky jsou sestaveny na svislé ose kolmé k zemi. Mohou přijímat a zpracovávat vítr ze všech směrů, což jim dává větší potenciál výroby energie.
malé, jednotlivé větrné turbíny mohou produkovat až 100 kilowattů (kW) energie, což stačí k napájení domu nebo čerpací stanice vody. Větší turbíny se skládají z 260 Stop (80 metrů (m)) vysokých věží a 130 stop (40 m) dlouhých lopatek, které mohou generovat až 1.8 MW energie. A největší komerční turbíny se skládají ze 780 Stop (240 m) vysokých věží a 530 Stop (162 m) dlouhých lopatek, které mohou generovat kdekoli od 4.8 do 9.5 mw energie.
jaká je uhlíková stopa větrné energie
uhlíková stopa je jedním ze způsobů, jak měříme účinky globální změny klimatu vyvolané člověkem. Zaměřuje se především na emise skleníkových plynů (GHG) spojené se spotřebou a zahrnuje další emise, jako je metan (CH4), oxid dusný a chlorfluoruhlovodíky (CFC).
„uhlíková stopa: množství skleníkových plynů a konkrétně oxidu uhličitého emitovaného něčím (například činností osoby nebo výrobou a přepravou produktu) během daného období“
Merriam Webster
v podstatě je to množství uhlíku emitovaného činností nebo organizací. To zahrnuje emise skleníkových plynů z paliva, které spalujeme přímo (např. emise skleníkových plynů z výroby produktů, které používáme (např. elektrárny, továrny a skládky).
jaká je celková uhlíková stopa větrné energie
na základě životního cyklu emituje větrná energie na pevnině 11 a větrná energie na moři emituje 12 gramů ekvivalentu CO2 na kWh vyrobené elektřiny, což je nejnižší ze všech typů paliv.
Globální instalovaná kapacita větrné energie se mezi lety 1997 a 2018 zvýšila o faktor 75 a vzrostla ze 7,5 GW na více než 564 GW. Všechny větrné turbíny na světě v té době pokrývaly více než 6% celosvětové poptávky po elektřině. Trh s větrnou energií vzrostl jen v roce 2019 o více než 10%, přičemž světoví lídři Čína a USA vydláždili cestu.
šest největších zemí produkujících větrnou energii (množství za rok) na světě je:
- Čína – 221 GW
- US – 96.4 GW
- Německo – 59.3 GW
- Indie – 35 GW
- Španělsko – 23 GW
- Velká Británie – 20.7 GW
vzhledem k tomu, že větrná energie je jednou z nejlevnějších a nejrychleji rostoucích technologií obnovitelné energie s profilem nízkých emisí uhlíku, je důležité pochopit, jaká je její uhlíková stopa je a jak jeho emise uhlíku ovlivňují globální proces změny klimatu.
abychom pochopili uhlíkovou stopu větrné energie, musíme posoudit její životní cyklus a uhlíkovou stopu každé fáze. Toto hodnocení životního cyklu (LCA) je metoda hodnocení dopadů výrobků a materiálů na životní prostředí. V průběhu let společnosti strategicky využívaly LCA k výzkumu a vytváření udržitelnějších produktů. Podívejme se tedy na LCA větrné energie!
| fáze životního cyklu větrné energie | uhlíková stopa každého stupně |
| budování větrné energie | emise CO2 z výstavby větrných elektráren a mechanismu dodávky elektřiny |
| provoz větrné energie | malé až žádné emise CO2 nebo odpadní produkty |
| budování zpět větrné energie | emise CO2 z vyřazování větrných turbín z provozu a obnova půdy |
celková uhlíková stopa větrné energie rovná se uhlíková stopa z budovy + uhlíková stopa z provozu + uhlíková stopa z budovy zpět.
jaká je uhlíková stopa budování větrné energie
emise CO2 v této fázi se vyskytují při výstavbě větrných farem a mechanismu dodávky elektřiny.
k výstavbě větrné farmy je zapotřebí mnoho komponent a stavba těchto komponent vyžaduje stroje, které emitují CO2. Věž, rotor, Gondola, generátor, a založení turbín, jakož i přenosová vedení, transformátory, a rozvodny potřebné pro dodávku elektřiny spotřebitelům mají uhlíkovou stopu.
jaká je uhlíková stopa Provozní větrné energie
jednotlivé větrné turbíny používají aerodynamickou sílu z lopatek rotoru k přeměně kinetické energie na elektřinu. Shluky turbín (větrné farmy) spolupracují na výrobě velkého množství elektřiny.
Větrná energie pracuje následujícím způsobem:
- vítr proudí přes lopatku turbíny a vytváří rozdíl v tlaku vzduchu na obou stranách lopatky
- čepel se otáčí v reakci, čímž se rotor otáčí
- rotující rotor pohání generátor, který vytváří elektřinu
větrná elektrárna se skládá z mnoha jednotlivých turbín na jednom místě. Turbíny vyrábějí elektřinu, která je pak přepravována do rozvodny, kde je přenášena spotřebitelům přenosovými vedeními. Transformátory přijímají elektřinu a buď zvyšují nebo snižují napětí podle potřeby, než mohou být dodány spotřebitelům.
existuje jen velmi málo emisí CO2 nebo odpadních produktů spojených s provozováním větrné energie, což činí uhlíkovou stopu této fáze velmi nízkou. Emise CO2 v této fázi jsou spojeny s provozem mechanických zařízení (např. turbín, generátorů, rozvoden, transformátorů) v elektrárně.
jaká je uhlíková stopa budování zpětné větrné energie
budování zpětné větrné energie zahrnuje využití stavebních zařízení k vyřazení větrných turbín z provozu a obnovení půdy do původní podoby.
větrné turbíny vyžadují běžnou údržbu každých 6 měsíců a mají životnost přibližně 20 let. Samotné větrné turbíny jsou cenným zdrojem zdrojů. Věže, základy, generátory a převodovky jsou obvykle recyklovány, protože jsou vyrobeny z betonu, oceli a litiny. Lopatky větrných turbín se obtížněji likvidují, protože jsou vyrobeny z kompozitních materiálů. Společné zpracování cementu se nejčastěji používá k ošetření odpadu z lopatek.
jakou roli hraje Větrná energie v boji proti změně klimatu
spalování fosilních paliv je hlavním přispěvatelem k atmosférickým hladinám CO2. Ke změně klimatu dochází, když CO2 a další znečišťující látky absorbují sluneční světlo a sluneční záření v atmosféře, zachycují teplo a působí jako izolátor planety. Od průmyslové revoluce vzrostla teplota země o něco více než 1 stupeň Celsia (C) nebo 2 stupně Fahrenheita (F). Současný globální roční nárůst teploty je 0,18 C, nebo 0,32 F, za každých 10 let.
použití větrné energie místo energie z fosilních paliv pomáhá zmírnit následující negativní dopady změny klimatu:
- zvyšující se teploty: Zemská atmosféra se od roku 1880 zahřála 1,5℃. To se nemusí zdát jako hodně, ale tyto stupně vytvářejí regionální a sezónní teplotní extrémy, snižují mořský led, zesilují srážky a závažnost sucha a mění rozsahy stanovišť pro rostliny a zvířata.
- stoupající hladiny moří: Globální hladiny moří se od roku 1880 zvýšily přibližně o 8-9 palců, vytlačují lidi žijící podél pobřeží a ničí pobřežní stanoviště. Silnice, mosty, Metro, dodávky vody, ropné a plynové vrty, elektrárny, čistírny odpadních vod a skládky zůstávají ohroženy, pokud se hladina moře nekontroluje.
- tání mořského ledu: od roku 1979 se arktický mořský led snížil o 30%. Mořský led hraje hlavní roli při regulaci zemského klimatu tím, že odráží sluneční světlo do vesmíru a poskytuje stanoviště pro živočišné druhy. Pokud by se všechny ledovce na Zemi roztavily, hladina moře by stoupla přibližně o 70 chodidla, účinně zaplavuje každé pobřežní město na planetě.
- měnící se vzorce srážek: extrémní povětrnostní události (např. hurikány, povodně, sucha) jsou stále častější a intenzivnější. Oblasti zasažené bouří zažijí zvýšené srážky a záplavy, zatímco oblasti umístěné dále od bouřkových Stop zažijí snížené srážky a sucha.
- okyselení oceánu: oceán absorbuje 30% CO2 uvolněného do atmosféry, což snižuje pH (zvyšuje kyselost) oceánu. Za posledních 200 let se pH oceánů snížilo o 0, 1 jednotek pH, což znamená 30% zvýšení kyselosti. Vodní život neschopný přizpůsobit se tomuto rychlému okyselení vymře. Ukázkovým příkladem je bělení korálů, kde Korály vylučují řasy (zooxanthellae) žijící v jejich tkáních v důsledku změn teploty, světla nebo živin.
odborníci tvrdí, že abychom se vyhnuli budoucnosti sužované stoupající hladinou moří, okyselenými oceány, ztrátou biologické rozmanitosti, častějšími a závažnějšími povětrnostními událostmi a dalšími ekologickými katastrofami způsobenými horšími teplotami, musíme omezit globální oteplování na 1.5 C do roku 2040.
čím více snižujeme emise CO2, tím více zpomalujeme rychlost nárůstu teploty, zvýšení hladiny moře, tání ledu a okyselování oceánů. Když jsou tyto sazby zpomaleny, biologická rozmanitost země se nemusí snažit přizpůsobit se změnám teploty a pH. Lidé nebudou vysídleni kvůli zaplavení pobřežních oblastí. A ledovce budou i nadále zajišťovat regulaci klimatu.
jak šetrná k životnímu prostředí je větrná energie
dopady větrné energie na životní prostředí do značné míry závisí na tom, kde jsou větrné farmy postaveny.
„šetrné k životnímu prostředí: (produktů) nepoškozující životní prostředí.“
Cambridge Dictionary
celkově je větrná energie udržitelná, protože nevyzařuje skleníkové plyny a využívání půdy, dopad na divokou zvěř a obavy o veřejné zdraví lze zmírnit správným plánováním a umístěním větrných farem.
jaké jsou environmentální přínosy větrné energie
zde jsou způsoby, jak větrná energie prospívá životnímu prostředí:
- chrání kvalitu ovzduší: spíše než spalující materiály využívají větrné turbíny kinetickou energii větru k výrobě elektřiny. Turbíny neprodukují skleníkové plyny a nevyzařují žádný oxid siřičitý ani oxidy dusíku.
- málo odpadních produktů: větrné farmy nevytvářejí měřitelné vedlejší produkty pevného odpadu.
- zmírnění změny klimatu: Větrná energie má průměrnou hodnotu emisí ekvivalentu CO2 v životním cyklu, která je mnohem nižší než uhlí, 11 CO2 (na pevnině) a 12 g CO2 (na moři) ekvivalent na kWh ve srovnání s 820 g ekvivalentu CO2 na kWh. Toto snížení emisí CO2 zase snižuje dopady globální změny klimatu, včetně zvyšujících se teplot, stoupající hladiny moří, tání mořského ledu, měnících se vzorců srážek a okyselování oceánů.
- energetická nezávislost: schopnost vyrábět vlastní elektřinu v USA bez pomoci cizích zemí je důležitým krokem, který nám pomůže stát se soběstačnějšími. Bývalý prezident George W. Bush podepsal zákon o energetické nezávislosti a bezpečnosti z roku 2007. závislost na ropě, rozšíření výroby obnovitelných paliv (a konfrontace s globální změnou klimatu).
- pracovní příležitosti: Wind v roce 2019 podpořil pouze v USA přibližně 7 000 pracovních míst. A toto číslo se pravděpodobně zvýšilo, protože výhled pracovních míst v příštím desetiletí je 61% a sektor obnovitelné energie v roce 2019 kolektivně zaměstnával 11,5 milionu lidí na celém světě. Obnovitelné energie pracovních míst i nadále zvyšovat, jak začneme uvědomovat, jak prospěšné obnovitelné energie je pro naše životní prostředí.
během svého životního cyklu produkuje větrná energie 0.02% emisí CO2 na jednotku elektřiny než uhlí produkuje. A po 3 až 6 měsících provozu větrná turbína účinně kompenzovala všechny emise ze své konstrukce, což znamená, že může pracovat prakticky bez uhlíku po zbytek své životnosti. Vytváří také pracovní místa a podporuje energetickou nezávislost, což z něj činí ekologický zdroj energie.
jaké jsou environmentální nevýhody větrné energie
tři hlavní obavy spojené s větrnou energií jsou využívání půdy, dopad volně žijících živočichů a veřejné zdraví.
- Využití Půdy: větrné farmy zabírají značné množství půdy, ale oblasti mezi turbínami a kolem nich lze použít pro pastvu hospodářských zvířat, zemědělství, dálnice, a turistické stezky. Množství půdy narušené při výstavbě turbíny je minimální, a mohou být umístěny na opuštěných pozemcích, aby se dále snížily dopady na půdu.
- Wildlife Impact: lopatky turbíny jsou velké a představují hrozbu pro létání volně žijících živočichů, jako jsou ptáci a netopýři. I když je to pravda, hrozba je poměrně minimální. Rozsáhlý výzkum a technologický pokrok snížily smrt volně žijících živočichů způsobenou turbínami. Například turbíny jsou udržovány nehybně, když jsou rychlosti větru nízké, protože netopýři jsou při těchto rychlostech nejaktivnější.
- veřejné zdraví: turbíny mohou při stavbě v blízkosti obytných oblastí způsobit mechanické a aerodynamické znečištění hlukem. Umístění větrných farem na odlehlých místech nebo na opuštěných pozemcích může tento účinek snížit.
správné plánování a umístění větrných farem může pomoci zmírnit tyto nevýhody v oblasti životního prostředí.
Závěrečné myšlenky
Větrná energie je ekologický zdroj energie s nízkou uhlíkovou stopou v celé své stavební, provozní a stavební fázi. Produkuje nejnižší emise CO2 ze všech typů energie a zároveň vytváří pracovní místa a podporuje energetickou nezávislost. Environmentální problémy, jako je dopad na divokou zvěř, využívání půdy, a hlukové znečištění, lze zmírnit správným umístěním větrných farem. Když se díváme na budoucnost poháněnou obnovitelnými zdroji, větrná energie je udržitelným zdrojem energie, který prospívá jak naší atmosféře, tak zemské biotě.
Zůstaňte působiví,
zdroje
- úřad energetické účinnosti & obnovitelná energie: jak fungují větrné turbíny?
- US Energy Information Administration: Wind Explained-Where Větrná energie je využívána
- Kiwi Energy: Differences Between Onshore & Offshore Wind Energy
- NS Energy: Profiling ten of the largest onshore wind farms in the world
- National Geographic: Wind Energy
- Conserve Energy Future: Srovnání horizontálních a vertikálních větrných turbín
- Britannica: uhlíková stopa
- agentura pro ochranu životního prostředí Spojených států: systém registrů
- světová jaderná asociace: emise uhlíku z elektřiny
- Mezinárodní agentura pro obnovitelné zdroje energie: Větrná energie
- Světová asociace pro větrnou energii: Světová větrná kapacita na 650,8 GW, Koronová krize zpomalí trhy v roce 2020, obnovitelné zdroje budou jádrem programů ekonomických stimulů
- náš svět v datech: výroba větrné energie
- Reve: Top 10 zemí ve větrné energetice kapacita
- Science Direct: life-cycle assessment (LCA)
- MIT SMR: strategická udržitelnost využití analýzy životního cyklu
- elektrická Akademie: větrné turbíny díly a funkce
- úřad energetické účinnosti & obnovitelná energie: jak Větrná turbína funguje-Textová verze
- US Environmental Protection Agency: Renewable Energy Fact Sheet – větrné turbíny
- windeurope: co se stane, když větrné turbíny zestárnou? Nový průmyslový orientační dokument pro demontáž a vyřazování z provozu
- General Electric: Concrete Benefits – recyklace starých lopatek větrných turbín by mohla pomoci Cementářskému průmyslu snížit emise CO2
- Unie dotčených vědců: skryté náklady na fosilní paliva
- Národní rada obrany zdrojů: globální oteplování 101
- Národní federace divoké zvěře: změna klimatu
- Národní oceánská a atmosférická Správa: změna klimatu – globální teplota
- Národní oceánská a atmosférická Správa: změna klimatu – Globální hladina moře
- změnila by se hladina moře, kdyby všechny ledovce roztály?
- National Aeronautics and Space Administration, U. S. a.: jak změna klimatu ovlivňuje srážky?
- Národní oceánská a atmosférická Správa: okyselování oceánů
- Národní oceánská služba: Co je bělení korálů?
- Rámcová úmluva Organizace spojených národů o změně klimatu: Pařížská dohoda
- Úřad pro energetickou účinnost & obnovitelná energie: výhody a výzvy větrné energie
- archiv Bílého domu: Informační list – Energy Independence and Security Act of 2007
- United States Environmental Protection Agency: shrnutí Energy Independence and Security Act
- Mezinárodní agentura pro obnovitelné zdroje energie: obnovitelné energie pracovních míst pokračovat v růstu na 11.5 milionů po celém světě
- US Bureau of Labor Statistics: větrné turbíny technici – pracovní Outlook Handbook
- Unie dotčených vědců: dopady větrné energie na životní prostředí
- úřad energetické účinnosti a obnovitelné energie: dopady na životní prostředí a umístění větrných projektů
>