什么是风能?
了解巴西风能的优缺点
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风能是由风的动能(移动的空气质量)和太阳的电磁加热(太阳能)产生的能量,它们共同移动拾音器叶片。
风的动能通常由风车和风车转化为机械能,或由风力涡轮机(或风力发电机)转化为电能。
风车和风车在机械工程中的应用,例如磨碎谷物和抽水,可以追溯到人类使用这种能源的起源,后来才被认为是能源的替代品70 年代石油危机的一代。
风能的工作原理
当加热的空气层在气团中产生不同的压力梯度时,就会产生风的动能。
风力涡轮机通过叶片的旋转运动将这种动能转化为机械能,并通过发电机产生电能。
风力发电机组由:
- 风速计:测量风的强度和速度。它平均每十分钟工作一次;
- Windsock(方向传感器):感应风向。风向必须始终垂直于塔架才能最大限度地使用;
- 叶片:捕获风,将其功率转换到转子的中心;
- 发电机:将轴的机械能转化为电能的项目;
- 控制机制:使额定功率适应给定时间内最频繁出现的风速;
- 倍增箱(传动):负责将机械能从转子轴传递到发电机轴;
- 转子:与轴相连的装置,将叶片的旋转传递给发电机;
- 机舱:安装在塔顶的隔间,包括:变速箱、制动器、离合器、轴承、电控和液压系统;
- 塔架:在适当的操作高度支撑转子和机舱的元件。塔是系统的昂贵物品。
风能的优缺点
风能的主要优点是它是一种可再生和“清洁”的能源,因为它不排放导致全球变暖的温室气体,并且在发电时不产生废物。
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此外,与化石燃料不同,风能的来源被认为是取之不尽的,而且获得原材料不需要任何成本。
部署成本相对较低。维护需求低,并且在通常很少投资的地区创造了新的就业机会。
对风能的一个非常普遍的批评与其间歇性有关。风能取决于理想密度和速度下风的出现,这些参数经历年度和季节性变化。
因此,要使风能从技术角度考虑可用,风力发电厂(或风电场)必须部署在空气质量密度大于或等于 500 瓦/平方米(W/ m²) 在 50 米的高度,风速为每秒七至八米 (m/s)。
然而,风电场的建设不能仅仅基于满足与风的可用性相关的技术因素。该程序还需要进行环境影响研究 (EIA) 和环境影响报告 (RIMA),它们不仅从战略角度,而且从社会和环境角度确定最佳位置。
风电场(或风电场)是至少有五个风力涡轮机(风力发电机)可以发电的空间。风力涡轮机集中在同一位置会导致一系列负外部性。
对环境的负面影响之一是对鸟类种群的影响。当飞行距离涡轮机太近时,许多鸟类会被叶片击中并受重伤甚至死亡。风电场的实施会影响鸟类迁徙路线的变化。
此外,由于涡轮机在运行时产生的高噪音,风电场还会对当地生态系统和周围人口产生负面影响。噪音污染被认为是一个公共健康问题,因为它与压力、攻击性和心理障碍以及对健康的其他影响有关。噪音还会导致动物种群迁移,从而影响当地的生态系统。
周边社区可能会受到视觉污染的影响。风电场的建设引起了景观的重大变化。
与涡轮机相关的另一个影响是它们对气象雷达造成的干扰。这些雷达用于预测降雨量、冰雹风险和其他天气行为。为了能够进行此类活动,它们必须是非常敏感的设备。这种敏感性使它们容易受到外部干扰。在靠近天气雷达的区域运行的单个风力涡轮机可能会影响您的预测。由于雷达是雨季预防重大事件的重要工具,并且被民防用于紧急措施的基础,因此确定了雷达和风力涡轮机之间必须满足的最小距离。
根据科技创新部的报告,距C波段雷达(频率在4GHz至8GHz之间)和S波段(频率介于4GHz和8GHz之间)10公里以内的距离不得安装风力发电机组。 2 GHz 和 4 GHz GHz)。在处理风电场的实施时,要考虑的距离分别为每种雷达 20 公里和 30 公里。
虽然风能在发电过程中不会产生废物,但需要注意的是,涡轮叶片的制造过程会产生废物,而涡轮叶片通常由玻璃纤维制成。玻璃纤维本身无毒,但是,用于增强材料的添加剂可以是环氧树脂。环氧树脂由双酚等有害物质制成。
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铲子的平均寿命相当于 20 年,但由于制造材料的高度复杂性,仍然没有技术可以使回收铲子在经济上可行。
风能的适用性
根据美国国家电力能源署(Aneel)的报告,世界上只有13%的地表适合这一因素,这已经限制了其在大多数地区的适用性。
巴西的风能
就巴西而言,超过 71,000 平方公里的国土面积在 50 m 高度时风速超过 7 m/s。这一潜力将为该国提供相当于每年 272 太瓦时(TWh/年)的电力,约占全国电力消耗量的 64%,约为 424 TW/年。这种潜力主要集中在该国的东北地区,其次是南部地区,如巴西风能潜力图集所示。
风能是使该国电力矩阵多样化的替代方案,从而提高该部门的安全性。有趣的是,鉴于对电力需求的增加,该国仍走清洁技术的道路,而不是选择不可再生能源,这会造成更严重的社会和环境影响。
噪音和视觉污染影响的替代方案是安装风电场 离岸,即在海上。此外,可以进行技术进步以尽量减少其他影响,例如开发对鸟类危害较小的涡轮机。