Skip to main content
Query

18.2: Nishati ya upepo

  • Page ID
    166371
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Nishati ya upepo hutokea kutokana na mwendo wa hewa. Inaendeshwa na nishati ya jua (tofauti katika joto la hewa husababisha mikondo ya hewa). Upepo hugeuka turbine, ambayo inawezesha jenereta (takwimu\(\PageIndex{a}\)). Vipande vya rotor vya turbine ya upepo hufanya kazi kama mrengo wa ndege au blade ya rotor helikopta Wakati upepo unapita katikati ya blade, shinikizo la hewa upande mmoja wa blade hupungua, na hii inasababisha rotor kugeuka. Rotor inaunganisha na jenereta, ama moja kwa moja au kupitia mfululizo wa gia zinazoharakisha mzunguko na kuruhusu jenereta ndogo ya kimwili. Sawa na kizazi cha umeme kutoka makaa ya mawe, gesi asilia, au nishati ya nyuklia, mwendo unaozunguka husababisha sumaku spin ndani ya coils waya kuzalisha umeme. Kwa mujibu wa Chama cha Nishati ya Upepo wa Marekani, 39% ya uwezo mpya wa kuzalisha umeme nchini Marekani mwaka 2019 ulitokana na upepo.

    Mchoro wa ndani ya turbine ya upepo, kuonyesha upepo kugeuka vile rotor, ambayo nguvu jenereta
    Kielelezo\(\PageIndex{a}\): (1) Kama upepo unapiga juu ya vile vya turbine ya upepo, husababisha vile kuinua na kuzunguka. (2) Vipande vinavyozunguka hugeuka shimoni iliyounganishwa na jenereta. (3) Jenereta hujenga umeme kama inavyogeuka. Picha na maelezo (yamebadilishwa) kutoka EPA (uwanja wa umma).

    Faida za Nishati ya Upepo

    Upepo ni miongoni mwa vyanzo vya gharama nafuu zaidi vya nishati mbadala, na upanuzi wake unajenga ajira (takwimu\(\PageIndex{b}\)). Kama vyanzo vingi vya nishati mbadala, mitambo ya upepo haitoi uchafuzi wa hewa au huchangia mabadiliko ya hali ya hewa, na hazihitaji maji kwa ajili ya baridi. Kwa sababu turbine ya upepo ina mguu mdogo wa kimwili kuhusiana na kiasi cha umeme kinachozalisha, mashamba mengi ya upepo yanapatikana kwenye ardhi ya mazao na malisho. Wanachangia uendelevu wa kiuchumi kwa kutoa mapato ya ziada kwa wakulima na wafugaji, kuwaruhusu kukaa katika biashara na kuweka mali zao zisizotengenezwa kwa matumizi mengine. Kwa mfano, nishati inaweza kuzalishwa kwa kufunga mitambo ya upepo katika milima ya Appalachi ya Marekani badala ya kujihusisha na kuondolewa juu ya mlima kwa ajili ya uchimbaji wa makaa ya mawe. Offshore upepo turbines juu ya maziwa au bahari inaweza kuwa na athari ndogo ya mazingira ya mitambo juu ya ardhi, na upepo ni hadi 50% nguvu na steadier pwani kuliko juu ya ardhi (takwimu\(\PageIndex{c}\)).

    Maelezo kuhusu jinsi Samsø inatumia nishati mbadala ya 100%
    Kielelezo\(\PageIndex{b}\): Kisiwa cha Denmark cha Samsø kilikuwa kanda ya kwanza nchini kwa mpito kwa nishati mbadala ya 100%, kutegemea upepo wa pwani, upepo wa onshore, majani (biofueli), na jua. Nakala katika picha ni, “Samsø: Kisiwa cha Nishati Kujitosheleza. Kisiwa cha kwanza kuwa nishati kamili ya kujitegemea katika miaka 10. Samsø: Kisiwa Ukweli— Eneo: 114 km 2, Idadi ya watu: 4,000, Uwekezaji: DKK 368 milioni. 11 Onshore Wind Turbines— 1 turbine inazalisha umeme wa kutosha kwa nguvu nyumba 630. Turbines hupeleka umeme hadi bara wakati umeme zaidi kuliko kisiwa kinachoweza kuteketeza huzalishwa. Turbines za upepo wa Offshore- 10 mitambo ya upepo wa pwani ya pwani iliyojengwa mwaka 2003 huzalisha nishati zaidi kuliko kisiwa hicho kinachotumia usafiri. 11 1-MW Turbines za upepo za Onshore zinazalisha 28,000 mWh. Hiyo ni umeme zaidi kuliko matumizi ya jumla ya kisiwa hicho na sawa na galoni 690,000 za mafuta. 3X Straw-fired Plants— Traneberg- jua kali 263 kaya, Ballen/Brundy- jua kali 232 kaya, Onsbjerg- jua kali 76 kaya. Mimea ya jua- Moja ya mimea inapokanzwa inapokea joto kutoka 2500 m 2 ya paneli za jua. Hii ni pamoja na boiler 900 KW kuni chip-fired. Nishati ya ziada- Umeme wa ziada zinazozalishwa kutoka mashamba ya upepo wa pwani umewekeza katika miradi mpya ya nishati. Picha na GDS Infographics (CC-BY) na Taifa Geospatial-Intelligence Agency (uwanja wa umma).
    Tall, nyeupe upepo turbines, kila mmoja na vile tatu juu ya mazingira ya jangwaMstari wa turbine mrefu, nyeupe upepo, kila mmoja na vile tatu, yaliyo baharini. Sailboats ni ndogo kwa kulinganisha.
    Kielelezo\(\PageIndex{b}\): Mitambo ya upepo inaweza kuwa juu ya ardhi (onshore, kushoto) au katika bahari (pwani, kulia). Picha ya kushoto na Joshua Winchell/USFWS (uwanja wa umma). Picha sahihi na CGP Grey (CC-BY).

    Hasara za Nishati ya upepo

    Nishati ya upepo haina changamoto chache. Turbines za upepo zinafaa tu katika mikoa yenye upepo mkali wa kutosha ili kuzalisha umeme wa kutosha. Hata katika mikoa yenye upepo mkali, upatikanaji wa upepo ni wa kati. Hii inaweza kupunguzwa na betri za matumizi kuhifadhi nishati, lakini uwezo wa betri, licha ya maendeleo ya teknolojia ya kuendelea, bado ni mdogo. Kuna wasiwasi aesthetic kwa baadhi ya watu wakati wao kuona yao katika mazingira, na baadhi ya watu hawapendi sauti kwamba upepo turbine vile kufanya. Mitambo machache ya upepo yamepata moto, na wengine wamevuja maji ya kulainisha, ingawa hii ni nadra. Turbines wamepatikana kusababisha vifo vya ndege na popo hasa kama ziko kando ya njia yao ya kuhamia, ingawa minara ya mawasiliano na paka wa ndani ni vitisho kubwa. Kuna baadhi ya athari ndogo kutokana na ujenzi wa miradi ya upepo au mashamba, kama vile ujenzi wa barabara za huduma, uzalishaji wa mitambo wenyewe, na saruji kwa misingi.

    Attribution

    Ilibadilishwa na Melissa Ha kutoka vyanzo vifuatavyo: