Una guía para laicos sobre cómo las turbinas eólicas producen energía y cómo almacenarla también

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El presidente de los Estados Unidos sugirió recientemente que la energía eólica no era viable porque solo " sopla a veces. " Es cierto que la naturaleza intermitente El viento puede ser un desafío para la producción de energía. Sin embargo, es reconfortante saber que un país que pone rovers en Marte y los humanos en la Luna puede descubrir cómo almacenar energía renovable. Mi objetivo no es debatir los méritos de lo inevitable. transición a una economía basada en energías renovables, pero para proporcionar una visión general de la energía eólica que cualquier persona pueda entender.

Costa rocosa y molinos de viento

Getty

Una discusión completa de la energía eólica se extendería más allá de las 800 palabras que para esta columna. Sin embargo, una descripción general de los " conceptos básicos " encaja y permite una conversación inteligente sobre el tema. Dado que soy profesor de ciencias atmosféricas, comencemos con una definición de viento. Según AMS Glosario de Meteorología, viento & nbsp; es " Aire en movimiento en relación con la superficie de la tierra. " El viento es causado por una variedad de procesos que crean un gradiente de presión: un calentamiento desigual de la superficie por el sol, la tierra – Contrastes de agua, diferencias de terreno o sistemas meteorológicos complejos. & nbsp; Según el sitio web del Laboratorio Nacional de Argonne, la energía eólica o la energía eólica se define como,

el proceso mediante el cual el viento se utiliza para generar mecánica poder o electricidad Las turbinas eólicas convierten la energía cinética en el viento en potencia mecánica. Esta potencia mecánica se puede utilizar para tareas específicas (como moler grano o bombear agua) o un generador puede convertir esta potencia mecánica en electricidad …

Dentro de una turbina eólica

EE. UU. Departamento de Energía

El proceso es en realidad muy simple:

  1. Las turbinas eólicas grandes consisten en un rotor o pala, algún tipo de sistema generador, torre y sistemas electromecánicos de soporte.
  2. La pala está diseñada aerodinámicamente para producir una ligera diferencia de presión en un lado como un ala de avión.
  3. El viento gira las cuchillas conectadas a un eje (gráfico de arriba).
  4. La rotación del eje está conectada a un generador que produce electricidad. 19659015] La mayoría de los aerogeneradores modernos son modelos de eje horizontal, pero existen modelos de eje vertical. Una gran área de aerogeneradores se denomina parque eólico y distribuyen su energía a una red eléctrica.

    La energía producida por el viento depende de la velocidad del viento que se eleva a la tercera potencia. Las velocidades del viento más fuertes tienen un mayor potencial de generación de energía. Si duplica la velocidad del viento, el potencial de energía aumenta en un factor de 8. & nbsp; & nbsp; El recurso eólico se utiliza para evaluar los costos de generación de energía eólica y se basa en la velocidad del viento. De acuerdo con el sitio web de la Unión de Científicos Preocupados

    Las velocidades del viento se dividen en siete clases: la clase uno es la más baja y la clase siete es la más alta. Una evaluación de recursos eólicos evalúa la velocidad promedio del viento sobre una sección de tierra (por ejemplo, 50 metros de altura) y asigna a esa área una clase de viento. Las turbinas eólicas operan en un rango limitado de velocidades del viento. Si el viento es demasiado lento, no podrán girar y, si son demasiado rápidos, se apagan para evitar daños. Las velocidades del viento en las clases tres (6.7 – 7.4 metros por segundo (m / s)) y superiores son típicamente necesarias para generar energía de manera económica.

    Muchos lugares en los Estados Unidos y en todo el mundo producen velocidades de viento adecuadas para la energía eólica. & nbsp; En 2017, la energía eólica representó aproximadamente el 6,3% de la generación de electricidad a escala de servicio público en los Estados Unidos, y se espera que este número aumente. Una lista de los principales países generadores de energía eólica se puede encontrar aquí . China está a la cabeza de esa lista.

    Velocidad del viento en tierra y en alta mar en los Estados Unidos

    NREL

    ¿No es cierto que el viento no siempre sopla? Absolutamente, pero los científicos e ingenieros realmente inteligentes lo notaron a lo largo del tiempo también. El sitio web Windpowerengineering.com brinda una descripción general de al menos seis mecanismos de almacenamiento de energía (haga clic en este enlace para obtener más detalles) : baterías de estado sólido, ultra o supercondensadores, volantes, diques de almacenamiento hidroeléctricos bombeados, energía ferroviaria Almacenamiento, y almacenamiento de aire comprimido. Cada uno de estos métodos tiene sus ventajas y desventajas, pero el punto importante es que la tecnología de almacenamiento está presente y mejorará con el tiempo. El sitio web del Departamento de Almacenamiento de Energía de EE. UU. dice:

    A medida que Estados Unidos se acerca a un futuro de energía limpia, la energía de fuentes intermitentes como el viento y la energía solar debe almacenarse para usarse cuando el viento no sopla y el sol no brilla El Departamento de Energía está trabajando para desarrollar nuevas tecnologías de almacenamiento para enfrentar este desafío, desde apoyar la investigación sobre almacenamiento de baterías en los Laboratorios Nacionales, hasta realizar inversiones que lleven los conceptos de inicio a soluciones de escala de red.

    Thomas Dolby es uno de mis grabadores favoritos. Su brillante canción " Windpower " de principios de la década de 1980 se está reproduciendo mientras escribo esto. Dolby se adelantó a su tiempo con esta canción, pero también entendió algo muy importante. Problemas como " el viento intermitente " y la generación de energía son perfectos para la creatividad, la imaginación, la ciencia y la tecnología.

    Almacenamiento de energía para energías renovables.

    EE. UU. Departamento de Energía

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    El presidente de los Estados Unidos sugirió recientemente que la energía eólica no era viable porque solo" sopla a veces ". Es cierto que la naturaleza intermitente del viento Puede ser un desafío para la producción de energía. Sin embargo, es reconfortante saber que un país que pone vehículos en Marte y seres humanos en la Luna puede descubrir cómo almacenar energía renovable. Mi objetivo no es debatir los méritos de la inevitable transición a una economía basada en la energía renovable pero para proporcionar una visión general de la energía eólica que cualquier persona pueda entender.

    Rocky seashore and Windmills

    Getty

    Una discusión completa sobre la energía eólica se extendería más allá de las 800 palabras que tengo para esta columna. Sin embargo, una descripción general de los "conceptos básicos" encaja y permite una conversación inteligente sobre el tema. Dado que soy profesor de ciencias atmosféricas, comencemos con una definición de viento. De acuerdo con el AMS Glossary of Meteorology, wind es " Aire en movimiento con relación a la superficie de la tierra." El viento es causado por una variedad de procesos que crean un gradiente de presión: calentamiento desigual de la superficie por el sol, contrastes tierra – agua, diferencias de terreno o Sistemas meteorológicos complejos. Según el sitio web del Laboratorio Nacional de Argonne, la energía eólica o energía eólica se define como,

    el proceso por el cual el viento se utiliza para generar energía mecánica o electricidad. Las turbinas eólicas convierten la energía cinética en el viento en potencia mecánica. Esta potencia mecánica puede usarse para tareas específicas (como moler grano o bombear agua) o un generador puede convertir esta potencia mecánica en electricidad …

    Dentro de una turbina eólica

    EE. UU. Departamento de Energía

    El proceso es en realidad muy simple:

    1. Los aerogeneradores grandes consisten en un rotor o pala, algún tipo de sistema generador, torre y sistemas electromecánicos de soporte.
    2. La pala está diseñada aerodinámicamente para producir una ligera diferencia de presión en un lado como un ala de avión.
    3. El viento gira las cuchillas conectadas a un eje (gráfico de arriba).
    4. La rotación del eje está conectada a un generador que produce electricidad. 19659039] La mayoría de los aerogeneradores modernos son modelos de eje horizontal, pero existen modelos de eje vertical. Una gran área de aerogeneradores se denomina parque eólico y distribuyen su energía a una red eléctrica.

      La energía producida por el viento depende de la velocidad del viento que se eleva a la tercera potencia. Las velocidades del viento más fuertes tienen un mayor potencial de generación de energía. Si duplica la velocidad del viento, el potencial de energía aumenta en un factor de 8. El recurso eólico se utiliza para evaluar los costos de generación de energía eólica y se basa en la velocidad del viento. De acuerdo con el sitio web de la Unión de Científicos Preocupados

      Las velocidades del viento se dividen en siete clases: la clase uno es la más baja y la clase siete es la más alta. Una evaluación de recursos eólicos evalúa la velocidad promedio del viento sobre una sección de tierra (por ejemplo, 50 metros de altura) y asigna a esa área una clase de viento. Las turbinas eólicas operan en un rango limitado de velocidades del viento. Si el viento es demasiado lento, no podrán girar y, si son demasiado rápidos, se apagan para evitar daños. Las velocidades del viento en las clases tres (6.7 – 7.4 metros por segundo (m / s)) y superiores son típicamente necesarias para generar energía de manera económica.

      Muchos lugares en los Estados Unidos y en todo el mundo producen velocidades de viento adecuadas para la energía eólica. En 2017, la energía eólica representó aproximadamente el 6.3% de la generación de electricidad a escala de servicio público en los Estados Unidos, y se espera que este número aumente. Una lista de los principales países generadores de energía eólica se puede encontrar aquí . China está a la cabeza de esa lista.

      Velocidad del viento en tierra y en alta mar en los EE. UU.

      NREL

      ¿No es cierto que el viento no siempre sopla? Absolutamente, pero los científicos e ingenieros realmente inteligentes lo notaron a lo largo del tiempo también. El sitio web Windpowerengineering.com brinda una descripción general de al menos seis mecanismos de almacenamiento de energía (haga clic en este enlace para obtener más detalles) : baterías de estado sólido, ultra o supercondensadores, volantes, diques de almacenamiento hidroeléctricos bombeados, energía ferroviaria Almacenamiento, y almacenamiento de aire comprimido. Cada uno de estos métodos tiene sus ventajas y desventajas, pero el punto importante es que la tecnología de almacenamiento está presente y mejorará con el tiempo. El sitio web del Departamento de Almacenamiento de Energía de EE. UU. dice:

      A medida que Estados Unidos se acerca a un futuro de energía limpia, la energía de fuentes intermitentes como el viento y la energía solar debe almacenarse para usarse cuando el viento no sopla y el sol no brilla El Departamento de Energía está trabajando para desarrollar nuevas tecnologías de almacenamiento para enfrentar este desafío, desde apoyar la investigación sobre almacenamiento de baterías en los Laboratorios Nacionales, hasta realizar inversiones que lleven los conceptos de inicio a soluciones de escala de red.

      Thomas Dolby es uno de mis grabadores favoritos. Su brillante canción "Windpower" de principios de la década de 1980 se está reproduciendo mientras escribo esto. Dolby se adelantó a su tiempo con esta canción, pero también entendió algo muy importante. Problemas como el "viento intermitente" y la generación de energía son perfectos para la creatividad, la imaginación, la ciencia y la tecnología.

      Almacenamiento de energía para energía renovable.

      EE. UU. Departamento de Energía



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