energia wiatrowa jest jednym z najszybciej rozwijających się odnawialnych źródeł energii, który obiecuje najniższy poziom emisji dwutlenku węgla (CO2). Musieliśmy więc zapytać: jaki jest ślad węglowy energii wiatrowej?
energia wiatrowa ma najniższy ślad węglowy ze wszystkich rodzajów energii. W cyklu życia wiatr na lądzie emituje 11, a na morzu 12 gramów ekwiwalentu CO2 na kWh wyprodukowanej energii elektrycznej. Energia wiatrowa pomaga zwalczać zmiany klimatu i ma różne dodatkowe korzyści dla środowiska.
energia wiatrowa stanowi stale rosnącą ilość całkowitego zużycia energii i ma różne konsekwencje dla środowiska. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się więcej na temat ogólnego śladu węglowego energii wiatrowej, jej śladu węglowego w całym cyklu życia oraz wpływu na środowisko.
jak definiuje się energię wiatru
wiatr jest formą energii słonecznej, która jest spowodowana nierównomiernym nagrzewaniem powierzchni Ziemi, nieregularnościami powierzchni ziemi i obrotem Ziemi. Aby wykorzystać energię wiatru, wiatr obraca łopatki turbiny wokół wirnika, który obraca generator, aby wytworzyć energię elektryczną. Średnia roczna prędkość wiatru 9 mil na godzinę (mph) lub 4 metry na sekundę (m/s) dla małych turbin i 13 mil na godzinę (5,8 m/s) dla turbin o skali użytkowej jest niezbędna do ekonomicznego wykorzystania energii wiatrowej.
„wiatr: prąd powietrza poruszający się w przybliżeniu poziomo, szczególnie taki wystarczająco silny, aby go odczuć”
istnieją dwa główne rodzaje energii wiatrowej:
- lądowa energia wiatrowa: turbiny znajdują się na lądzie. Koszty budowy, transportu, konserwacji i infrastruktury potrzebne do przesyłania energii elektrycznej z turbin lądowych do odbiorców są niskie. Jednak mogą być mniej wydajne, ponieważ prędkość i kierunek wiatru na lądzie mogą być nieprzewidywalne.
największą lądową farmą wiatrową na świecie jest farma wiatrowa Gansu znajdująca się w Chinach. Składa się z około 7000 turbin wiatrowych w wielu farmach wiatrowych, chociaż jest nadal w budowie, planowana moc wynosi 20 (gigawatów) GW, a obecna moc zainstalowana wynosi 8 GW.
- morska energetyka wiatrowa: Turbiny znajdują się w oceanie lub wodzie słodkiej. Koszty budowy, transportu, konserwacji i infrastruktury potrzebnej do przesyłania energii elektrycznej z turbin morskich do odbiorców są wysokie. Turbiny na morzu są znacznie większe niż turbiny na lądzie i mogą kosztować do 20% więcej. Ponieważ prędkość i kierunek wiatru są bardziej stałe, potencjał wytwarzania energii jest znacznie wyższy. Zanieczyszczenie hałasem, użytkowanie gruntów i wpływ dzikiej przyrody są minimalne w porównaniu z turbinami lądowymi.
największą morską farmą wiatrową na świecie jest farma wiatrowa Walney Extension położona na Morzu Irlandzkim. 87 turbin wiatrowych o powierzchni 56 mil kwadratowych (149 kilometrów kwadratowych) ma potencjał wytwarzania energii elektrycznej na poziomie 659 megawatów (MW). To wystarczy, aby zasilić 600 000 domów w Wielkiej Brytanii.
w samych Stanach Zjednoczonych istnieje ponad 57 000 turbin wiatrowych zarówno na lądzie, jak i na morzu. Mogą one istnieć jako samodzielne struktury lub gromadzić się razem, tworząc farmy wiatrowe.
dwa rodzaje turbin wiatrowych to:
- Turbina wiatrowa o osi poziomej (HAWT): łopaty są montowane na osi poziomej równoległej do podłoża. Mogą tylko odbierać i przetwarzać wiatr czołowo.
- Turbina wiatrowa o osi pionowej (VAWT): łopaty są montowane na osi pionowej prostopadłej do podłoża. Mogą odbierać i przetwarzać wiatr ze wszystkich kierunków, dając im większy potencjał wytwarzania energii.
małe, pojedyncze turbiny wiatrowe mogą wytwarzać do 100 kilowatów (kW) mocy, co wystarczy do zasilania domu lub przepompowni wody. Większe turbiny składają się z wież o wysokości 260 stóp (80 metrów (m)) i łopatek o długości 130 stóp (40 m), które mogą generować do 1,8 MW mocy. Największe komercyjne turbiny składają się z wież o wysokości 240 stóp (780 stóp) i łopatek o długości 530 stóp (162 m), które mogą generować od 4,8 do 9,5 mw mocy.
jaki jest ślad węglowy energii wiatrowej
ślad węglowy jest jednym ze sposobów pomiaru skutków globalnych zmian klimatu wywołanych przez człowieka. Koncentruje się przede wszystkim na emisjach gazów cieplarnianych związanych ze zużyciem i obejmuje inne emisje, takie jak metan (CH4), podtlenek azotu i chlorofluorowęglowodory (CFC).
„ślad węglowy: ilość gazów cieplarnianych, a w szczególności dwutlenku węgla emitowanego przez coś (na przykład działalność osoby lub produkcja i transport produktu) w danym okresie”
Merriam Webster
zasadniczo jest to ilość węgla emitowana przez działalność lub organizację. Obejmuje to emisje gazów cieplarnianych z paliw, które spalamy bezpośrednio (np., ogrzewanie domu, prowadzenie samochodu) i emisji gazów cieplarnianych z produkcji produktów, których używamy (np. elektrownie, fabryki i składowiska odpadów).
jaki jest całkowity ślad węglowy energii wiatrowej
na podstawie cyklu życia, lądowa energia wiatrowa emituje 11, a morska energia wiatrowa emituje 12 gramów ekwiwalentu CO2 na kWh wyprodukowanej energii elektrycznej, co jest najniższe ze wszystkich rodzajów paliwa.
w latach 1997-2018 globalna moc zainstalowana energii wiatrowej wzrosła o 75, z 7,5 GW do ponad 564 GW. Wszystkie turbiny wiatrowe na świecie w tym czasie pokrywały ponad 6% światowego zapotrzebowania na energię elektryczną. Rynek energii wiatrowej wzrósł o ponad 10% tylko w 2019 r., a światowi liderzy Chiny i USA torują drogę.
sześć największych krajów produkujących energię wiatrową (ilość rocznie) na świecie to:
- Chiny – 221 GW
- USA – 96,4 GW
- Niemcy – 59,3 GW
- Indie – 35 GW
- Hiszpania – 23 GW
- Wielka Brytania – 20,7 GW
ponieważ energia wiatrowa jest jedna z najtańszych i najszybciej rozwijających się technologii energii odnawialnej o Profilu niskoemisyjnym, ważne jest, aby zrozumieć, jaki jest jej ślad węglowy i jak jego emisje dwutlenku węgla wpływają na globalny proces zmiany klimatu.
aby zrozumieć ślad węglowy energii wiatrowej, musimy ocenić jej cykl życia i ślad węglowy każdego etapu. Ta ocena cyklu życia (LCA) jest metodą oceny wpływu produktów i materiałów na środowisko. Przez lata firmy strategicznie wykorzystywały LCA do badań i tworzenia bardziej zrównoważonych produktów. Przyjrzyjmy się więc LCA energii wiatrowej!
| etapy cyklu życia energii wiatrowej | ślad węglowy każdego etapu |
| budowa elektrowni wiatrowych | emisja CO2 z budowy elektrowni wiatrowych i mechanizmu dostarczania energii elektrycznej |
| eksploatacja energii wiatrowej | mała lub zerowa emisja CO2 lub produkty odpadowe |
| budowa zaplecza energetyki wiatrowej | emisje CO2 z likwidacji turbin wiatrowych i odbudowy gruntów |
całkowity ślad węglowy energii wiatrowej byłby równy śladowi węglowemu z budynku + ślad węglowy z eksploatacji + ślad węglowy z budynku z powrotem.
jaki jest ślad węglowy budowy Energetyki Wiatrowej
emisja CO2 na tym etapie następuje po budowie farm wiatrowych i mechanizmie dostarczania energii elektrycznej.
do budowy farmy wiatrowej potrzeba wielu komponentów, a ich budowa wymaga maszyn emitujących CO2. Wieża, wirnik, Gondola, generator i fundament turbin, a także linie przesyłowe, transformatory i podstacje wymagane do dostarczania energii elektrycznej do odbiorców mają ślad węglowy.
jaki jest ślad węglowy działającej energii wiatrowej
poszczególne turbiny wiatrowe wykorzystują siłę aerodynamiczną z łopatek wirnika do przekształcania energii kinetycznej w energię elektryczną. Klastry turbin (farm wiatrowych) współpracują ze sobą w celu generowania dużych ilości energii elektrycznej.
energia wiatrowa działa w następujący sposób:
- wiatr przepływa przez łopatkę turbiny, tworząc różnicę ciśnienia powietrza po obu stronach łopatki
- ostrze obraca się w odpowiedzi, obracając w ten sposób wirnik
- wirowanie wirnika napędza generator, który wytwarza energię elektryczną
elektrownia wiatrowa składa się z wielu pojedynczych turbin w jednym miejscu. Turbiny wytwarzają energię elektryczną, która jest następnie transportowana do podstacji, gdzie jest przesyłana do odbiorców za pomocą linii przesyłowych. Transformatory otrzymują energię elektryczną i zwiększają lub zmniejszają napięcie w razie potrzeby, zanim będzie można je dostarczyć do odbiorców.
emisje CO2 lub produkty odpadowe związane z eksploatacją energii wiatrowej są bardzo małe, co sprawia, że ślad węglowy tej fazy jest bardzo niski. Emisje CO2 na tym etapie są związane z działaniem urządzeń mechanicznych (np. turbin, generatorów, podstacji, transformatorów) w elektrowni.
jaki jest ślad węglowy budowy tylnej energii wiatrowej
Budowa tylnej energii wiatrowej polega na wykorzystaniu sprzętu budowlanego do likwidacji turbin wiatrowych i przywrócenia gruntu do pierwotnego kształtu.
turbiny wiatrowe wymagają rutynowej konserwacji co 6 miesięcy i mają żywotność około 20 lat. Same turbiny wiatrowe są cennym źródłem zasobów. Wieże, fundamenty, generatory i skrzynie biegów są zwykle poddawane recyklingowi, ponieważ są wykonane z betonu, stali i żeliwa. Łopaty turbin wiatrowych są trudniejsze do usunięcia, ponieważ są wykonane z materiałów kompozytowych. Kooperacja cementu jest najczęściej wykorzystywana do przetwarzania odpadów łopatkowych.
jaką rolę odgrywa Energia wiatrowa w walce ze zmianami klimatu
spalanie paliw kopalnych jest głównym czynnikiem wpływającym na poziom CO2 w atmosferze. Zmiana klimatu następuje, gdy CO2 i inne zanieczyszczenia powietrza absorbują światło słoneczne i promieniowanie słoneczne w atmosferze, zatrzymując ciepło i działając jako izolator dla planety. Od czasu rewolucji przemysłowej temperatura Ziemi wzrosła nieco ponad 1 stopień Celsjusza (C) lub 2 stopnie Fahrenheita (F). Obecny globalny roczny wzrost temperatury wynosi 0,18 C lub 0,32 F, na każde 10 lat.
wykorzystanie energii wiatrowej zamiast energii z paliw kopalnych pomaga złagodzić następujące negatywne skutki zmian klimatu:
- rosnące temperatury: atmosfera ziemska ogrzała się o 1,5℃ od 1880 roku. To może nie wydawać się dużo, ale te stopnie tworzą regionalne i sezonowe ekstremalne temperatury, zmniejszają lód morski, nasilają opady deszczu i suszę oraz zmieniają zakresy siedlisk dla roślin i zwierząt.
- wzrost poziomu mórz: globalny poziom mórz wzrósł o około 8-9 cali od 1880 roku, wypierając ludzi żyjących wzdłuż linii brzegowych i niszcząc przybrzeżne siedliska. Drogi, mosty, Metro, zaopatrzenie w wodę, odwierty naftowe i gazowe, elektrownie, oczyszczalnie ścieków i składowiska odpadów pozostają zagrożone, jeśli wzrost poziomu morza nie zostanie kontrolowany.
- topnienie lodu morskiego: od 1979 roku arktyczny lód morski spadł o 30%. Lód morski odgrywa ważną rolę w regulacji klimatu Ziemi poprzez odbijanie światła słonecznego w Przestrzeń Kosmiczną i zapewnienie siedliska dla gatunków zwierząt. Gdyby wszystkie lodowce na Ziemi stopiły się, poziom mórz podniosłby się o około 70 stóp, skutecznie zalewając każde nadmorskie miasto na planecie.
- zmieniające się wzorce opadów: ekstremalne zjawiska pogodowe (np. huragany, powodzie, susze) stają się coraz bardziej powszechne i bardziej intensywne. Obszary dotknięte sztormem będą doświadczać zwiększonych opadów i powodzi, podczas gdy obszary położone dalej od torów burzowych będą doświadczać zmniejszonych opadów i susz.
- zakwaszenie oceanu: ocean pochłania 30% CO2 uwalnianego do atmosfery, co zmniejsza pH (zwiększa kwasowość) Oceanu. W ciągu ostatnich 200 lat pH oceanów zmniejszyło się o 0,1 jednostki pH, co przekłada się na wzrost kwasowości o 30%. Życie wodne, nie mogące przystosować się do tego szybkiego zakwaszenia, obumrze. Doskonałym przykładem tego jest wybielanie koralowców, w którym koral wyrzuca glony (zooxanthellae) żyjące w ich tkankach w wyniku zmian temperatury, światła lub składników odżywczych.
eksperci twierdzą, że aby uniknąć przyszłości nękanej wzrostem poziomu mórz, zakwaszonymi oceanami, utratą bioróżnorodności, częstszymi i poważniejszymi zdarzeniami pogodowymi oraz innymi katastrofami ekologicznymi spowodowanymi gorszymi temperaturami, musimy ograniczyć globalne ocieplenie do 1,5 C do 2040 roku.
im bardziej ograniczamy emisję CO2, tym bardziej spowalniamy tempo wzrostu temperatury, wzrostu poziomu morza, topnienia lodu i zakwaszenia oceanów. Kiedy Tempo to jest spowolnione, bioróżnorodność ziemi nie musi zmagać się z przystosowaniem do zmian temperatury i pH. Ludzie nie zostaną przesiedleni z powodu powodzi obszarów przybrzeżnych. Góry lodowe będą nadal regulować klimat.
jak przyjazna dla środowiska jest energia wiatrowa
wpływ energii wiatrowej na środowisko w dużej mierze zależy od tego, gdzie budowane są farmy wiatrowe.
„Przyjazny Dla środowiska: (produktów) nie szkodzących środowisku.”
Cambridge Dictionary
Ogólnie rzecz biorąc, energia wiatrowa jest zrównoważona, ponieważ nie emituje gazów cieplarnianych, a użytkowanie gruntów, wpływ dzikiej przyrody i obawy dotyczące zdrowia publicznego można złagodzić poprzez odpowiednie planowanie i lokalizację farm wiatrowych.
jakie są korzyści dla środowiska wynikające z energii wiatrowej
oto sposoby, w jakie energia wiatrowa przynosi korzyści środowisku:
- chroni jakość powietrza: zamiast spalania materiałów, turbiny wiatrowe wykorzystują energię kinetyczną wiatru do wytwarzania energii elektrycznej. Turbiny nie wytwarzają gazów cieplarnianych i nie emitują dwutlenku siarki ani tlenków azotu.
- niewiele odpadów: farmy wiatrowe nie wytwarzają mierzalnych odpadów stałych.
- łagodzenie zmian klimatu: energia wiatrowa ma średnią wartość emisji równoważnika CO2 w cyklu życia, która jest znacznie mniejsza niż węgiel, 11 ekwiwalentu CO2 (na lądzie) i 12 g ekwiwalentu CO2 (na morzu) na kWh w porównaniu do 820 g ekwiwalentu CO2 na kWh, odpowiednio. Ta redukcja emisji CO2 z kolei zmniejsza skutki globalnych zmian klimatu, w tym rosnące temperatury, wzrost poziomu mórz, topnienie lodu morskiego, zmieniające się wzorce opadów i zakwaszenie oceanów.
- niezależność energetyczna: możliwość produkcji własnej energii elektrycznej w USA bez pomocy innych krajów jest ważnym krokiem, aby pomóc nam stać się bardziej samowystarczalnym. Były prezydent George W. Bush podpisał ustawę o niezależności i bezpieczeństwie energetycznym z 2007 r. w celu zmniejszenia stanów ZJEDNOCZONYCH. uzależnienie od ropy naftowej, zwiększenie produkcji paliw odnawialnych (i przeciwdziałanie globalnym zmianom klimatycznym).
- możliwości zatrudnienia: w 2019 r. w samych Stanach Zjednoczonych wiatr zapewnił około 7000 miejsc pracy. Liczba ta prawdopodobnie wzrosła, ponieważ perspektywy zatrudnienia w następnej dekadzie wynoszą 61%, a sektor energii odnawialnej w 2019 r.łącznie zatrudniał 11,5 mln osób na całym świecie. Miejsca pracy w sektorze energii odnawialnej stale rosną, gdy zaczynamy zdawać sobie sprawę, jak korzystna jest energia odnawialna dla naszego środowiska.
w całym cyklu życia energia wiatrowa wytwarza 0.02% emisji CO2 na jednostkę energii elektrycznej niż produkuje węgiel. A po 3-6 miesiącach eksploatacji turbina wiatrowa skutecznie kompensuje wszystkie emisje pochodzące z jej konstrukcji, co oznacza, że może pracować praktycznie bezemisyjnie przez resztę swojego życia. Tworzy również miejsca pracy i promuje niezależność energetyczną, dzięki czemu jest przyjaznym dla środowiska źródłem energii.
jakie są wady środowiskowe energii wiatrowej
trzy główne problemy związane z energią wiatrową to użytkowanie gruntów, wpływ na przyrodę i zdrowie publiczne.
- : farmy wiatrowe zajmują znaczną ilość ziemi, ale obszary między i wokół turbin mogą być wykorzystywane do wypasu zwierząt, rolnictwa, autostrad i szlaków turystycznych. Ilość gruntów zakłóconych podczas budowy turbiny jest minimalna i można je umieścić na opuszczonych terenach, aby jeszcze bardziej zmniejszyć wpływ na ziemię.
- wpływ na przyrodę: łopaty turbin są duże i stanowią zagrożenie dla latających dzikich zwierząt, takich jak ptaki i nietoperze. Chociaż jest to prawda, zagrożenie jest dość minimalne. Szeroko zakrojone badania i postęp technologiczny ograniczyły śmierć dzikich zwierząt spowodowaną turbinami. Na przykład turbiny są nieruchome, gdy prędkość wiatru jest niska, ponieważ nietoperze są najbardziej aktywne przy tych prędkościach.
- Zdrowie Publiczne: turbiny mogą powodować mechaniczne i aerodynamiczne zanieczyszczenie hałasem, gdy są konstruowane w pobliżu obszarów mieszkalnych. Umiejscowienie farm wiatrowych w odległych lokalizacjach lub na opuszczonych terenach może zmniejszyć ten efekt.
właściwe planowanie i lokalizacja farm wiatrowych może pomóc złagodzić te wady środowiskowe.
myśli końcowe
energia wiatrowa jest przyjaznym dla środowiska źródłem energii o niskim śladu węglowego w fazie budowy, eksploatacji i budowy. Wytwarza najniższe emisje CO2 ze wszystkich rodzajów energii, tworząc miejsca pracy i promując niezależność energetyczną. Problemy środowiskowe, takie jak wpływ dzikiej przyrody, użytkowanie gruntów i zanieczyszczenie hałasem, można złagodzić dzięki odpowiedniej lokalizacji farm wiatrowych. Gdy patrzymy w przyszłość zasilaną odnawialnymi źródłami energii, energia wiatrowa jest zrównoważonym źródłem energii, które przynosi korzyści zarówno naszej atmosferze, jak i faunie Ziemi.
pozostań w kontakcie,
Źródła
- Biuro efektywności energetycznej & Energia Odnawialna: jak działają Turbiny Wiatrowe?
- US Energy Information Administration: Wind Explained-Where Wind Power is Harnessed
- Kiwi Energy: Differences Between Onshore & Offshore Wind Energy
- NS Energy: Profilowanie dziesięciu największych lądowych farm wiatrowych na świecie
- National Geographic: Wind Energy
- Conserve Energy Future: Porównanie turbin wiatrowych osi poziomej i pionowej
- Britannica: ślad węglowy
- United States Environmental Protection Agency: System rejestrów
- World Nuclear Association: carbon Emissions from Electricity
- International Renewable Energy Agency: Wind Energy
- World Wind Energy Association: World wind capacity at 650,8 GW, Corona crisis will slow down markets 2020 r., odnawialne źródła energii będą podstawą programów stymulujących gospodarkę
- nasz świat w danych: Wytwarzanie energii wiatrowej
- Reve: 10 najlepszych krajów w zakresie mocy energii wiatrowej
- Science Direct: ocena cyklu życia (LCA)
- MIT SMR: strategiczne zrównoważone wykorzystanie analizy cyklu życia
- Elektryka Academia: części i funkcje turbin wiatrowych
- Office of Energy Efficiency & Energia Odnawialna: jak działa Turbina Wiatrowa-wersja tekstowa
- amerykańska Agencja Ochrony środowiska: odnawialne źródła energii Energy fact sheet-turbiny wiatrowe
- windeurope: co się dzieje, gdy turbiny wiatrowe się starzeją? Nowy dokument branżowy dotyczący demontażu i likwidacji
- General Electric: Korzyści z betonu – Recykling starych łopat turbin wiatrowych może pomóc przemysłowi Cementowemu obniżyć emisję CO2
- Unia zainteresowanych naukowców: ukryte koszty paliw kopalnych
- National Resources Defense Council: Global Warming 101
- National Wildlife Federation: Climate Change
- National Oceanic and Atmospheric Administration: Climate Change – Global Temperature
- National Oceanic and Atmospheric Administration: Climate Change – Global Temperature
- National Oceanic and Atmospheric Administration: Climate Change-Global Temperature Global Sea Level
- United States Geological Survey: jak zmieniłby się poziom morza, gdyby wszystkie lodowce stopiły się?
- National Aeronautics and Space Administration, U. S. A.: Jak zmiany klimatu wpływają na opady?
- National Oceanic and Atmospheric Administration: zakwaszenie oceanów
- National Ocean Service: Co to jest wybielanie koralowców?
- ramowa Konwencja Narodów Zjednoczonych w sprawie Zmian Klimatu: Porozumienie Paryskie
- Urząd efektywności energetycznej & Energia Odnawialna: zalety i wyzwania Energetyki Wiatrowej
- Archiwum Białego Domu: Informacje-Energy Independence and Security Act of 2007
- United States Environmental Protection Agency: Summary of the Energy Independence and Security Act
- International Renewable Energy Agency: Renewable Energy Jobs Continue Growth to 11.5 Million Worldwide
- U. S. Bureau of Labor Statistics: Wind Turbine Technicians – Occupational Outlook Handbook
- Union of Concerned Scientists: environmental impact of Wind Power
- Biuro efektywności energetycznej i energii odnawialnej: wpływ na środowisko i lokalizacja projektów wiatrowych