a szélenergia az egyik leggyorsabban növekvő megújuló energiaforrás, amely a legalacsonyabb szén-dioxid (CO2) kibocsátást ígéri. Tehát fel kellett tennünk a kérdést: Mi a szélenergia szénlábnyoma?
a szélenergia szénlábnyoma az összes energiatípus közül a legalacsonyabb. Életciklus alapján a szárazföldi szél 11, a tengeri szél pedig 12 gramm CO2-egyenértéket bocsát ki a termelt villamos energia kWh-jára. A szélenergia hozzájárul az éghajlatváltozás elleni küzdelemhez, és számos további környezeti előnnyel jár.
a szélenergia a teljes energiafogyasztás egyre növekvő mennyiségét teszi ki, és különböző környezeti hatásokkal jár. Olvassa tovább, hogy megismerje a szélenergia teljes szén-dioxid-lábnyomát, szén-dioxid-lábnyomát teljes életciklusa során, valamint környezeti hatásait.
Hogyan határozható meg a szélenergia?
a szél a napenergia egy olyan formája, amelyet a Föld felszínének egyenetlen felmelegedése, a Föld felszínének szabálytalanságai és a Föld forgása okoz. A szélenergia hasznosítása érdekében a szél a turbinalapátokat egy rotor körül fordítja, amely egy generátort forgat, hogy áramot hozzon létre. Az átlagos éves szélsebesség 9 mérföld/óra (mph) vagy 4 méter/másodperc (m / s) a kis turbinák és 13 mph (5,8 m / s) a közüzemi méretű turbinák esetében szükséges a szélenergia gazdaságos kiaknázásához.
“szél: körülbelül vízszintesen mozgó légáram, különösen egy elég erős ahhoz, hogy érezhető legyen”
Cambridge Dictionary
a szélenergiának két fő típusa van:
- szárazföldi szélenergia: a turbinák szárazföldön helyezkednek el. A szárazföldi turbinákból származó villamos energia fogyasztókhoz történő továbbításához szükséges építési, szállítási, karbantartási költségek és infrastruktúra alacsony. Ezek azonban kevésbé hatékonyak lehetnek, mivel a szárazföldi szél sebessége és iránya kiszámíthatatlan lehet.
a világ legnagyobb szárazföldi szélerőműve a Kínában található Gansu szélerőműpark. Nagyjából 7000 szélturbinából áll, több szélerőműparkban, bár még építés alatt áll, a tervezett kapacitás 20 (gigawatt) GW, a jelenlegi beépített kapacitás pedig 8 GW.
- tengeri szélenergia: A turbinák az óceánban vagy az édesvízben találhatók. Az építési, szállítási, karbantartási költségek és a tengeri turbinákból származó villamos energia fogyasztókhoz történő továbbításához szükséges infrastruktúra magas. A tengeri turbinák jóval nagyobbak, mint a szárazföldi turbinák, és akár 20% – kal is drágábbak lehetnek. Mivel a szél sebessége és iránya állandóbb, az energiatermelés lehetősége sokkal nagyobb. A zajszennyezés, a földhasználat és a vadon élő állatok hatásaival kapcsolatos aggodalmak minimálisak a szárazföldi turbinákhoz képest.
a világ legnagyobb tengeri szélerőműparkja az Ír-tengeren található Walney Extension szélerőműpark. Az 56 négyzetmérföld (149 négyzetkilométer) lefedésével a 87 szélturbinák villamosenergia-termelési potenciálja 659 megawatt (MW) teljesítmény. Ez elég ahhoz, hogy az Egyesült Királyságban 600 000 otthont tápláljon.
csak az Egyesült Államokban több mint 57 000 szélturbina működik mind a szárazföldön, mind a tengeren. Létezhetnek akár önálló struktúrákként, akár klaszterként, hogy szélerőműveket alkossanak.
a szélturbinák két típusa:
- vízszintes tengelyű szélturbina (HAWT): a pengéket a talajjal párhuzamos vízszintes tengelyre szerelik össze. Csak frontálisan tudják fogadni és feldolgozni a szelet.
- függőleges tengelyű szélturbina (VAWT): a pengéket a talajra merőleges függőleges tengelyre szerelik össze. Minden irányból képesek befogadni és feldolgozni a szelet, ami nagyobb energiatermelési potenciált biztosít számukra.
a kicsi, egyedi szélturbinák akár 100 kilowatt (kW) teljesítményt is képesek előállítani, ami elegendő egy otthon vagy egy vízszivattyúállomás áramellátásához. A nagyobb turbinák 260 láb (80 méter (m)) magas tornyokból és 130 láb (40 m) hosszú pengékből állnak, amelyek akár 1,8 MW teljesítményt is képesek előállítani. A legnagyobb kereskedelmi turbinák 780 láb (240 m) magas tornyokból és 530 láb (162 m) hosszú lapátokból állnak, amelyek bárhol 4,8-9,5 mw teljesítményt tudnak előállítani.
mi a szélenergia szénlábnyoma
a szénlábnyom az egyik módja annak, hogy mérjük az ember által kiváltott globális éghajlatváltozás hatásait. Elsősorban a fogyasztáshoz kapcsolódó üvegházhatású gázok (ÜHG) kibocsátására összpontosít, és magában foglalja az egyéb kibocsátásokat, például a metánt (CH4), a dinitrogén-oxidot és a klór-fluorozott szénhidrogéneket (CFC-k).
“szénlábnyom: az üvegházhatású gázok és különösen a szén-dioxid mennyisége, amelyet valami (például egy személy tevékenysége vagy egy termék gyártása és szállítása) egy adott időszakban bocsát ki”
Merriam Webster
alapvetően egy tevékenység vagy szervezet által kibocsátott szén mennyisége. Ez magában foglalja a közvetlenül elégetett tüzelőanyagok ÜHG-kibocsátását (pl., otthoni fűtés, autóvezetés) és az általunk használt termékek (pl. erőművek, gyárak és hulladéklerakók) gyártásából származó üvegházhatásúgáz-kibocsátás.
mi a szélenergia teljes szénlábnyoma
életciklus alapján a szárazföldi szélenergia 11, a tengeri szélenergia pedig 12 gramm CO2-egyenértéket bocsát ki az előállított villamos energia kWh-jára, ami az összes üzemanyagtípus közül a legalacsonyabb.
a szélenergia globális beépített kapacitása 75-szeresére nőtt 1997 és 2018 között, 7,5 GW-ról több mint 564 GW-ra nőtt. Abban az időben a világ összes szélturbinája a globális villamosenergia-igény több mint 6% – át fedezte. A szélenergia piaca több mint 10% – kal nőtt csak 2019-ben, a világ vezető Kína és az Egyesült Államok megnyitva az utat.
a világ hat legnagyobb szélenergia-termelő országa (évi összeg):
- Kína-221 GW
- USA – 96,4 GW
- Németország – 59,3 GW
- India – 35 GW
- Spanyolország – 23 GW
- Egyesült Királyság – 20,7 GW
az egyik legolcsóbb és leggyorsabban növekvő, alacsony szén-dioxid-kibocsátási profilú megújuló energia technológiák, fontos megérteni, hogy mi a szénlábnyoma, és hogyan befolyásolja a szén-dioxid-kibocsátás a globális éghajlatváltozási folyamatot.
ahhoz, hogy megértsük a szélenergia szénlábnyomát, fel kell mérnünk az életciklusát és az egyes szakaszok szénlábnyomát. Ez az életciklus-értékelés (lca) a termékek és anyagok környezeti hatásainak értékelésére szolgáló módszer. Az évek során a vállalatok stratégiailag használták az LCA-t a fenntarthatóbb termékek kutatására és létrehozására. Vessünk egy pillantást a szélenergia LCA-jára!
| a szélenergia életciklusának szakaszai | minden szakasz szénlábnyoma |
| szélenergia építése | szélerőművek és villamosenergia-szállító mechanizmus építéséből származó CO2-kibocsátás |
| szélenergia üzemeltetése | kevés vagy egyáltalán nem CO2-kibocsátás vagy hulladéktermék |
| a szélenergia hasznosítása | a szélturbinák leszereléséből és a földfelújításból származó CO2-kibocsátás |
a szélenergia teljes szénlábnyoma egyenlő lenne az épületből származó szénlábnyom + az üzemeltetésből származó szénlábnyom + az épületből származó szénlábnyom.
mi az épület szélenergia szénlábnyoma
a CO2-kibocsátás ebben a szakaszban a szélerőművek és a villamosenergia-szállító mechanizmus építésekor következik be.
a szélerőműpark építéséhez sok alkatrészre van szükség, és ezeknek az alkatrészeknek a megépítéséhez CO2-t kibocsátó gépekre van szükség. A torony, a rotor, a gondola, a generátor és a turbinák alapja, valamint a távvezetékek, transzformátorok és alállomások, amelyek a villamos energia fogyasztókhoz történő szállításához szükségesek, mind szénlábnyommal rendelkeznek.
mi az üzemi szélenergia szénlábnyoma
az egyes szélturbinák a rotorlapátok aerodinamikai erejét használják a kinetikus energia villamos energiává alakításához. A turbinák (szélerőművek) csoportjai együtt dolgoznak nagy mennyiségű villamos energia előállítása érdekében.
a szélenergia a következő módon működik:
- szél áramlik át a turbinalapáton, ami légnyomáskülönbséget hoz létre a penge két oldalán
- a penge válaszul forog, ezáltal megpörgetve a rotort
- a forgórész forgatása olyan generátort hajt végre, amely villamos energiát hoz létre
a szélerőmű sok különálló turbinából áll, egy helyen. A turbinák villamos energiát termelnek, amelyet aztán egy alállomásra szállítanak, ahol azt távvezetékek továbbítják a fogyasztóknak. A transzformátorok megkapják az áramot, és szükség szerint növelik vagy csökkentik a feszültséget, mielőtt azt a fogyasztókhoz eljuttatnák.
nagyon kevés CO2-kibocsátás vagy hulladéktermék kapcsolódik a működő szélenergiához, így ennek a fázisnak a szénlábnyoma nagyon alacsony. A CO2-kibocsátás ebben a szakaszban a mechanikus berendezések (pl. turbinák, generátorok, alállomások, transzformátorok) működéséhez kapcsolódik az erőműben.
mi a szén-dioxid-lábnyom a hátsó szélenergia építésében
a hátsó szélenergia építése magában foglalja az építőipari berendezések felhasználását a szélturbinák leszerelésére és a Föld eredeti formájának helyreállítására.
a szélturbinák rendszeres karbantartást igényelnek 6 havonta, várható élettartamuk körülbelül 20 év. A szélturbinák maguk is értékes források. A tornyokat, az alapokat, a generátorokat és a sebességváltókat általában újrahasznosítják, mert betonból, acélból és öntöttvasból készülnek. A szélturbina lapátjait nehezebb ártalmatlanítani, mert kompozit anyagokból készülnek. A Cement együttes feldolgozását leggyakrabban a pengehulladék kezelésére használják.
milyen szerepet játszik a szélenergia az éghajlatváltozás elleni küzdelemben
a fosszilis tüzelőanyagok elégetése a légköri CO2-szint fő tényezője. Az éghajlatváltozás akkor következik be, amikor a CO2 és más légszennyező anyagok elnyelik a napfényt és a napsugárzást a légkörben, csapdába ejtik a hőt és szigetelőként működnek a bolygó számára. Az ipari forradalom óta a Föld hőmérséklete valamivel több mint 1 Celsius (C) vagy 2 Fahrenheit (F) fokkal emelkedett. A jelenlegi globális éves hőmérséklet-emelkedés 0,18 C, vagy 0,32 F, minden 10 évben.
a fosszilis energiahordozók helyett a szélenergia használata segít enyhíteni az éghajlatváltozás következő negatív hatásait:
- növekvő hőmérsékletek: a Föld légköre 1,5-et melegített 6880 óta. Ez nem tűnik soknak, de ezek a fokozatok regionális és szezonális hőmérsékleti szélsőségeket hoznak létre, csökkentik a tengeri jeget, fokozzák a csapadékot és az aszály súlyosságát, és megváltoztatják a növények és állatok élőhelyét.
- a tengerszint emelkedése: a globális tengerszint körülbelül 8-9 hüvelykkel nőtt 1880 óta, kiszorítva a partok mentén élő embereket és elpusztítva a parti élőhelyeket. Az utak, hidak, aluljárók, vízellátás, olaj-és gázkutak, erőművek, szennyvíztisztító telepek és hulladéklerakók továbbra is veszélyben vannak, ha a tengerszint emelkedése ellenőrizetlen marad.
- a tengeri jég olvadása: 1979 óta az északi-sarki jég 30% – kal csökkent. A tengeri jég fontos szerepet játszik a Föld éghajlatának szabályozásában azáltal, hogy visszaveri a napfényt az űrbe, és élőhelyet biztosít az állatfajok számára. Ha a Föld összes gleccserje megolvadna, a tengerszint körülbelül 70 méterrel emelkedne, hatékonyan elárasztva a bolygó minden tengerparti városát.
- változó csapadékminták: a szélsőséges időjárási események (pl. hurrikánok, árvizek, aszályok) egyre gyakoribbak és intenzívebbek. A vihar által érintett területeken megnövekedett csapadék és áradás tapasztalható, míg a viharpályáktól távolabb eső területeken csökken a csapadék és az aszály.
- óceán savasodása: az óceán elnyeli a légkörbe kibocsátott co 30% – át2, ami csökkenti az óceán pH-ját (növeli a savasságot). Az elmúlt 200 évben az óceánok pH-ja 0,1 pH-egységgel csökkent, ami a savasság 30% – os növekedését jelenti. A vízi élővilág, amely nem képes alkalmazkodni ehhez a gyors savasodáshoz, elpusztul. Kiváló példa erre a korallfehérítés, ahol a korall a hőmérséklet, a fény vagy a tápanyagok változása következtében kiszorítja a szöveteikben élő algákat (zooxanthellae).
A szakértők azt állítják, hogy az emelkedő tengerszint, a savasodott óceánok, a biológiai sokféleség csökkenése, a gyakoribb és súlyosabb időjárási események és a melegebb hőmérsékletek által okozott egyéb környezeti katasztrófák elkerülése érdekében a globális felmelegedést 1,5 C-ra kell korlátoznunk 2040-re.
minél jobban csökkentjük a CO2-kibocsátást, annál inkább lassítjuk a hőmérséklet-emelkedés, a tengerszint-emelkedés, a jégolvadás és az óceán savasodásának ütemét. Ha ezek az arányok lelassulnak, a föld biodiverzitásának nem kell küzdenie a hőmérséklet és a pH változásokhoz való alkalmazkodásért. Az embereket nem fogják elhagyni a part menti területek elárasztása miatt. A jéghegyek pedig továbbra is biztosítják az éghajlat szabályozását.
mennyire környezetbarát a szélenergia
a szélenergia környezeti hatása nagymértékben függ attól, hogy hol épülnek szélerőművek.
“környezetbarát: (termékek) nem károsítja a környezetet.”
Cambridge Dictionary
összességében a szélenergia fenntartható, mert nem bocsát ki üvegházhatású gázokat, és a földhasználat, a vadon élő állatok hatása és a közegészségügyi aggodalmak enyhíthetők a szélerőművek megfelelő tervezésével és elhelyezésével.
mik a szélenergia környezeti előnyei
íme a szélenergia környezeti előnyei:
- védi a levegő minőségét: az égető anyagok helyett a szélturbinák a szél mozgási energiáját használják fel villamos energia előállítására. A turbinák nem termelnek üvegházhatású gázokat, és nem bocsátanak ki kén-dioxidot vagy nitrogén-oxidokat.
- kevés hulladéktermék: a szélerőművek nem hoznak létre mérhető szilárd hulladék melléktermékeket.
- az éghajlatváltozás mérséklése: a szélenergia átlagos életciklus-CO2-ekvivalens kibocsátási értéke jóval kisebb, mint a széné, 11 CO2 (szárazföldi) és 12 g CO2 (tengeri) egyenérték kWh-nként, szemben a 820 g CO2-ekvivalens kWh-val. A CO2-kibocsátás csökkentése viszont csökkenti a globális éghajlatváltozás hatásait, beleértve a növekvő hőmérsékletet, a tengerszint emelkedését, a tengeri jég olvadását, a változó csapadékmintákat és az óceán savasodását.
- energiafüggetlenség: az, hogy külföldi országok segítsége nélkül képesek vagyunk saját villamos energiát előállítani az Egyesült Államokban, fontos lépés ahhoz, hogy önellátóbbá váljunk. George W. Bush amerikai elnök 2007-ben aláírta az Energiafüggetlenségről és biztonságról szóló törvényt az Egyesült Államok csökkentése érdekében. az olajtól való függőség, a megújuló üzemanyagok termelésének bővítése (és a globális éghajlatváltozás elleni küzdelem).
- foglalkoztatási lehetőségek: a Wind körülbelül 7000 munkahelyet támogatott csak az Egyesült Államokban 2019-ben. És ez a szám valószínűleg nőtt, mert a következő évtizedben a foglalkoztatási kilátások 61% – ot tesznek ki, és a megújuló energia szektor együttesen 11,5 millió embert foglalkoztatott világszerte 2019-ben. A megújuló energiával kapcsolatos munkahelyek továbbra is növekednek, amikor rájövünk, mennyire hasznos a megújuló energia a környezetünk számára.
teljes életciklusa során a szélenergia 0-t termel.Az egységnyi villamos energiára jutó CO2-kibocsátás 02%-A, mint a szén. 3-6 hónapos üzemelés után a szélturbina hatékonyan ellensúlyozta az építéséből származó összes kibocsátást, ami azt jelenti, hogy élettartama hátralévő részében gyakorlatilag szén-dioxid-mentesen működhet. Emellett munkahelyeket teremt és elősegíti az energiafüggetlenséget, így környezetbarát energiaforrássá válik.
mik a szélenergia környezeti hátrányai
a szélenergiával kapcsolatos három fő probléma a földhasználat, a vadon élő állatok hatása és a közegészségügy.
- Földhasználat: a szélerőművek jelentős mennyiségű földet foglalnak el, de a turbinák közötti és körüli területek állatállomány legeltetésére, mezőgazdaságra, autópályákra és túraútvonalakra használhatók. A turbina építése során megzavart földterület mennyisége minimális, és elhagyatott területeken helyezhetők el, hogy tovább csökkentsék a szárazföldi hatásokat.
- vadon élő állatok hatása: a turbinalapátok nagyok, és veszélyt jelentenek a repülő vadon élő állatokra, például a madarakra és a denevérekre. Bár ez igaz, a fenyegetés meglehetősen minimális. A kiterjedt kutatás és a technológiai fejlődés csökkentette a turbinák okozta vadon élő állatok pusztulását. Például a turbinákat mozdulatlanul tartják, ha a szélsebesség alacsony, mert a denevérek ezen a sebességen a legaktívabbak.
- közegészségügy: a turbinák mechanikai és aerodinamikai zajszennyezést okozhatnak, ha lakóövezetek közelében épülnek. A szélerőművek távoli helyeken vagy elhagyott területeken történő elhelyezése csökkentheti ezt a hatást.
a szélerőművek megfelelő tervezése és elhelyezése segíthet enyhíteni ezeket a környezeti hátrányokat.
záró gondolatok
a szélenergia egy környezetbarát energiaforrás, amelynek alacsony a szénlábnyoma az építési, üzemeltetési és építési szakaszokban. Az összes energiatípus közül a legalacsonyabb CO2-kibocsátást állítja elő, miközben munkahelyeket teremt és elősegíti az energiafüggetlenséget. A környezetvédelmi aggályok, mint például a vadon élő állatok hatása, a földhasználat és a zajszennyezés, mind enyhíthetők a szélerőművek megfelelő elhelyezésével. Ahogy a megújuló energiaforrásokkal működő jövő felé tekintünk, a szélenergia fenntartható energiaforrás, amely mind a légkörünk, mind a Föld biótája számára előnyös.
maradjon hatásos,
források
- energiahatékonysági Hivatal & megújuló energia: hogyan működnek a szélturbinák?
- US Energy Information Administration: Wind magyarázható – ahol a szélenergia hasznosítani
- Kiwi energia: különbségek onshore & tengeri szélenergia
- NS energia: profilalkotás tíz legnagyobb szárazföldi szélerőművek a világon
- National Geographic: Wind Energy
- energiatakarékosság jövő: A horizontális és vertikális tengely szélturbinák összehasonlítása
- Britannica: szénlábnyom
- Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége: nyilvántartási rendszer
- nukleáris Világszövetség: a villamos energia szén-dioxid-kibocsátása
- nemzetközi Megújuló Energia Ügynökség: szélenergia
- szélenergia Világszövetség: a világ szélkapacitása 650,8 GW-nál, a Corona-válság lelassítja a piacokat az Egyesült Államokban 2020, a megújuló energiaforrások a gazdaságélénkítő programok középpontjában állnak
- világunk az adatokban: szélenergia-termelés
- Reve: Top 10 ország szélenergia kapacitás
- Science Direct: Life-cycle assessment (lca)
- mit SMR: stratégiai fenntarthatóság Felhasználási életciklus elemzés
- elektromos Academia: szélturbina alkatrészek és funkciók
- Office of Energy Efficiency & megújuló energia: hogyan működik a szélturbina-szöveges változat
- US Environmental Protection Agency: megújuló energia adatlap – szélturbinák
- windeurope: mi történik, ha a szélturbinák elöregednek? Új ipari útmutató a leszereléshez és leszereléshez
- General Electric: Konkrét előnyök – a régi szélturbina lapátok újrahasznosítása segíthet a Cementiparnak csökkenteni a CO2 – kibocsátást
- az érintett tudósok Uniója: a fosszilis tüzelőanyagok rejtett költségei
- Nemzeti Erőforrások védelmi Tanácsa: globális felmelegedés 101
- a Nemzeti vadon élő állatok Szövetsége: éghajlatváltozás
- Nemzeti óceáni és légköri Igazgatóság: éghajlatváltozás – globális hőmérséklet
- Nemzeti óceáni és légköri Igazgatóság: éghajlatváltozás-globális hőmérséklet
- Nemzeti óceáni és légköri Igazgatóság: éghajlatváltozás-globális hőmérséklet
- Egyesült Államok Geológiai szolgálata: hogyan változna a tengerszint, ha az összes gleccser megolvadna?
- National Aeronautics and Space Administration, USA: hogyan befolyásolja az éghajlatváltozás a csapadékmennyiséget?
- Nemzeti óceáni és légköri Igazgatóság: óceán savasodása
- Nemzeti óceáni szolgálat: Mi a korallfehérítés?
- az Egyesült Nemzetek Éghajlatváltozási Keretegyezménye: a Párizsi Megállapodás
- energiahatékonysági Hivatal & megújuló energia: a szélenergia előnyei és kihívásai
- Fehér Ház Archívum: Adatlap – 2007. évi Energiafüggetlenségi és biztonsági törvény
- Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége: az Energiafüggetlenségi és biztonsági törvény összefoglalása
- nemzetközi Megújuló Energia Ügynökség: a megújuló energiaforrások munkahelyei világszerte 11,5 millióra növekednek
- Egyesült Államok Munkaügyi Statisztikai irodája: szélturbina technikusok – foglalkozási Outlook kézikönyv
- az érintett tudósok Uniója: a szélenergia környezeti hatásai
- energiahatékonysági és megújuló energia Hivatal: a szélenergia projektek környezeti hatásai és elhelyezése