Energia wiatru
Energia wiatru, forma konwersji energii, w której turbiny przekształcają energię kinetyczną wiatru w energię mechaniczną lub elektryczną, która może być użyta do zasilania. Energia wiatrowa jest uważana za odnawialne źródło energii. Historycznie, energia wiatrowa w postaci wiatraków była używana przez wieki do takich zadań jak mielenie ziarna i pompowanie wody. Nowoczesne komercyjne turbiny wiatrowe wytwarzają energię elektryczną, wykorzystując energię obrotową do napędzania generatora elektrycznego. Składają się one z łopaty lub wirnika oraz obudowy zwanej gondolą, która zawiera układ napędowy umieszczony na szczycie wysokiej wieży. Największe turbiny mogą wytwarzać 4,8-9,5 megawatów mocy, mają średnicę wirnika przekraczającą 162 metry (około 531 stóp) i są mocowane na wieżach o wysokości około 240 metrów (787 stóp). Najpopularniejsze typy turbin wiatrowych (które wytwarzają do 1,8 megawatów) są znacznie mniejsze; mają łopaty o długości około 40 metrów (około 130 stóp) i są przymocowane do wież o wysokości około 80 metrów (około 260 stóp). Mniejsze turbiny mogą być wykorzystywane do dostarczania energii do pojedynczych domów. Farmy wiatrowe to obszary, gdzie pewna liczba turbin wiatrowych jest zgrupowana razem, zapewniając większe całkowite źródło energii.
© MedioImages/Getty Images
Encyclopædia Britannica, Inc.
Zasoby wiatru są obliczane na podstawie średniej prędkości wiatru i rozkładu wartości prędkości wiatru występujących na danym obszarze. Obszary grupowane są w klasy siły wiatru, które zawierają się w przedziale od 1 do 7. Klasa siły wiatru 3 lub wyższa (co odpowiada gęstości mocy wiatru 150-200 watów na metr kwadratowy lub średniej prędkości wiatru 5,1-5,6 metrów na sekundę) jest odpowiednia do wytwarzania energii wiatrowej na skalę przemysłową, chociaż niektóre odpowiednie lokalizacje można znaleźć również na obszarach klasy 1 i 2. W Stanach Zjednoczonych znaczne zasoby wiatru znajdują się w regionie Wielkich Równin, a także w niektórych lokalizacjach morskich. Według stanu na rok 2018 największą farmą wiatrową na świecie była Jiuquan Wind Power Base, układ ponad 7000 turbin wiatrowych w chińskiej prowincji Gansu, który wytwarza ponad 6000 megawatów mocy. Jedna z największych na świecie aktywnych morskich farm wiatrowych, London Array, rozciąga się na obszarze 122 km kwadratowych (około 47 mil kwadratowych) w zewnętrznych podejściach do ujścia Tamizy i produkuje do 630 megawatów mocy. Hornsea One, która zostanie uruchomiona w 2020 r. na obszarze 407 km kwadratowych (ok. 157 mil kwadratowych) w pobliżu wybrzeża Yorkshire w Anglii, będzie jeszcze większa, produkując ok. 1200 megawatów mocy. Dla porównania, typowa nowa elektrownia węglowa wytwarza średnio około 550 megawatów.
Do 2016 roku wiatr dostarczał około 4 procent całej światowej energii elektrycznej. Wytwarzanie energii elektrycznej z wiatru gwałtownie wzrasta ze względu na obawy związane z kosztami ropy naftowej i wpływem spalania paliw kopalnych na klimat i środowisko (patrz również globalne ocieplenie). Na przykład w latach 2007-2016 łączna moc zainstalowana w energetyce wiatrowej wzrosła pięciokrotnie z 95 gigawatów do 487 gigawatów na całym świecie. Chiny i Stany Zjednoczone posiadały największą ilość mocy zainstalowanej w energetyce wiatrowej w 2016 roku (odpowiednio 168,7 gigawatów i 82,1 gigawatów), a w tym samym roku Dania wytworzyła największy procent energii elektrycznej z wiatru (prawie 38 procent). Branża energetyki wiatrowej szacuje, że do 2030 roku świat mógłby w realny sposób wytwarzać prawie 20 procent energii elektrycznej z wiatru. Różne szacunki mówią o kosztach energii wiatrowej na poziomie 2-6 centów za kilowatogodzinę, w zależności od lokalizacji. Jest to porównywalne z kosztem węgla, gazu ziemnego i innych form energii kopalnej, który waha się pomiędzy 5 a 17 centów za kilowatogodzinę.
©Elenathewise/Fotolia
Wyzwania związane z wdrażaniem energii wiatrowej na dużą skalę obejmują wymagania lokalizacyjne, takie jak dostępność wiatru, kwestie estetyczne i środowiskowe oraz dostępność gruntów. Farmy wiatrowe są najbardziej opłacalne na obszarach o stałych silnych wiatrach, jednak obszary te niekoniecznie znajdują się w pobliżu dużych skupisk ludności. W związku z tym linie energetyczne i inne elementy systemów dystrybucji energii elektrycznej muszą mieć zdolność przesyłania tej energii do konsumentów. Ponadto, ponieważ wiatr jest źródłem energii nieciągłym i niespójnym, konieczne może być magazynowanie energii. Społeczne grupy obrońców praw człowieka wyraziły zaniepokojenie potencjalnymi zakłóceniami, jakie farmy wiatrowe mogą mieć na dziką przyrodę i ogólną estetykę. Mimo że generatory wiatrowe obwinia się o ranienie i zabijanie ptaków, eksperci wykazali, że nowoczesne turbiny mają niewielki wpływ na populacje ptaków. Narodowe Towarzystwo Audubona, duża grupa ekologiczna z siedzibą w Stanach Zjednoczonych, zajmująca się ochroną ptaków i innych dzikich zwierząt, zdecydowanie popiera energię wiatrową, pod warunkiem, że farmy wiatrowe będą odpowiednio zlokalizowane, aby zminimalizować wpływ na populacje ptaków wędrownych i ważne siedliska dzikich zwierząt.