Kunne vi tænke alle biler udelukkende fra vindkraft?

Billedgalleri: Forny gitteret En gruppe af vindmøller er silhuet af solnedgangen på en vindmøllepark i nærheden af ​​Montezuma, Kan. Se billeder af fornyelse af gitteret. AP Photo / Charlie Riedel

For at besvare dette spørgsmål er vi nødt til at stoppe med at tænke på energi som en ukompliceret vare - noget, der skal produceres og forbruges. Tænk i stedet på menneskelig adfærd, køremønstre og vaner og om vind og vejrs ujævnheder. Tænk derefter over, hvordan alle disse faktorer vil blandes sammen og afbalancere den strøm, der rent faktisk kan produceres af vinden, og hvornår og hvordan det vil blive brugt af chauffører.

Hvis du har tænkt over det, er svaret, du sandsynligvis ankom til, "nej." Og du har ret - i det mindste til en grad. Det fulde svar ligger som sagt i mange variabler. Så som du vil se, er det muligt (men alligevel usandsynligt), at svaret en dag kunne være "ja."

Spørgsmålet om biler drevet af vindkraft er mindre et spørgsmål om udbud og efterspørgsel, og mere et af sociologiske og kulturelle skift i vaner og tankegang. At gå fra miles per gallon til kilowattime per mil betyder mere end at plunke et batteri, hvor gastanken tidligere var. Det handler om at ændre kørselsvaner, rejsevaner og endda vores koncept om arbejde og pendling. Men når (og hvis) disse kulturelle traditioner ændres, ville vindkraften stadig miste levering. Selvfølgelig kunne det generere den nødvendige kraft, men kun hvis der var nok vindmølleparker og kun hvis der var nok måder at distribuere strømmen på - hvis og hvis og hvis. Men vinden er et ustabilt udyr på trods af moderne prognoseteknikker. Vind er sæsonåben, vinden er afhængig af storme og vinden er variabel og skiftbar - meget mere end menneskelig adfærd.

Men det er muligt, at vind kan blive en del af en portefølje af alternative energiressourcer, der en dag kan erstatte mere traditionelle kul-, naturgas- og olieelektricitetsanlæg. Fortsæt med at læse for at finde ud af, hvorfor vind ikke kan drive en national bilpark, men kan fungere godt som et værktøj i en større værktøjskasse med energikilder, der venter på at gøre USA til et grønnere og mere brændstofeffektivt land.

Indhold

1. Vind er uforudsigelig
2. Vindkraft alene er ikke nok
3. Hvordan hjælper vinden?

Projektvejleder Rusty Hurt åbner en dør ved foden af ​​et af vindmølletårnene i Montezuma, Kan. Vindmølleparken indeholder 170 af de 289 fod høje tårne ​​og kan generere nok elektricitet til at drive 40.000 husstande. AP Photo / Charlie Riedel

Massachusetts Institute of Technology (MIT) professor Stephen Connors har undersøgt samspillet mellem alternativ energi og elproduktion siden før udtrykket global opvarmning kom ind på det fælles sprog.

Han sagde, at når man ser på potentialet i vindkraft til at brændsel til elektricitet til landets bilindustrielle elektriske køretøjsflåde, skulle folk se tid snarere end geografi. Kort sagt, i stedet for at se, hvor elektriciteten ville komme fra, skal man se på, hvornår der er behov for elektricitet.

"Det store problem med elektriske køretøjer er, at folk vil oplade natten over," sagde Connors.

I øjeblikket produceres mest elektricitet ved hjælp af dampturbiner fyret gennem gas, kul eller olie. Snarere end at lade turbinerne gå på tomgang hver dag selskaber holder generatorerne til at dreje gennem de mørke timer, hvilket producerer et enormt overskud af elektricitet - selv ved nedsat kapacitet - når folk har mindst brug for det. Medmindre du selvfølgelig er en ejer af et elektrisk køretøj (EV), der tilslutter nettet natten over, så fungerer overskydende produktion og følgelig lavere pris til din fordel.

Vindkraft følger imidlertid ikke dette mønster. I stedet er vindkraften mindre afhængig af et forudsigeligt ur og mere af vejrmønstre - kun noget forudsigeligt og ikke efter menneskelige mønstre.

"Der er ret uoverensstemmelse i mønstre med opladning af elektriske køretøjer, og når vindenergi bliver tilgængelig," sagde Connors.

Connors sagde, at det bedste tidspunkt at producere vindenergi er i vintermånederne, hvor vinden ofte er på deres stærkeste. Inden for de større sæsonbestemte mønstre er også daglige mønstre, der varierer i hvert vejrregion i landet. Dette er de tendenser, der dikterer den mere øjeblikkelige produktion af vindenergi. I bund og grund kan vind supplere en EV-flådes elektriske behov, men kan ikke være den eneste kilde baseret på de sæsonbetonede og regionale mønstre, der forsyner vinden, der er nødvendig for at producere energien.

"Denne sæsonbestemte komponent opfylder ikke behovet i øjeblikket," sagde Connors.

Kraftproducerende vindmøllelinjer Interstate 10 nær Palm Springs, Californien AP Photo / Michael Caulfield

At drive landets bilpark med vindkraft tager højde for en række antagelser. Først og fremmest er antagelsen om, at flåden ville være elektrisk drevet. Ifølge statslige og private kilder ville dette være en bedrift i sig selv.

Men selv hvis dette scenarie skete, som Connors og andre mener er usandsynligt før mindst 2050, er tallene stadig skræmmende.

De nuværende tal sætter De Forenede Staters forbrug af benzin til rejser på omkring 400 millioner gallon (1,5 millioner liter) pr. Dag. En elbil, med nutidens moderne teknologi bag sig, kræver cirka 40 kilowattimer for at opnå den samme afstand som en bil i gennemsnit ca. 15 miles per gallon (6,4 kilometer per liter).

Disse tal er grove skøn og tager ikke højde for terræn, bileffektivitet og en række andre faktorer. De peger dog på et større billede, da landets elproducenter er nødt til at skabe ca. 16 billioner kilowattimer energi per dag for at opnå omtrent det samme energiniveau som produceret af benzinforbruget i samme periode.

I en mere personlig skala estimeres det, at en bil bruger ca. 500 gallon (1.893 liter) brændstof hvert år. Baseret på det samme antal 40 kilowattimer pr. Gallon, ville en bil kræve ca. 20.000 kilowattimer energi hvert år for at pendle en konservativ 10.000 mil (16.093 kilometer). I 2006 estimerede det amerikanske transportministerium antallet af personbiler til ca. 251 millioner. Knast tallene, og det sidste tal er endnu en skræmmende figur. Men så var den samlede mængde elektricitet, der blev produceret i USA gennem alle kilder i 2007, mere end 4 billioner megawattimer [kilde: U.S. Energy Information Administration]. Og en megawattime er lig med 1.000 kilowattimer.

I det væsentlige kunne landet skifte til elektriske køretøjer for at imødekomme efterspørgslen, men ikke gennem vindkraft alene. I stedet kræver det en større portefølje af vedvarende energi for at udføre opgaven.

Atchison County Courthouse er dværgede af vindmøller i Rock Port, Mo. En vindmøllepark bestående af fire 250 fod høje turbiner giver nok energi til at drive byen 1.400. AP Photo / Charlie Riedel

Selvom det påvirkes af sæsonbestemte variationer, kan vinden blive en kilde til ren, vedvarende energi.

Vindmøller findes i to hovedformer - lodret og vandret. Den horisontale sort, der ligner kæmpe propeller, vises oftest i reklamer i dag. Lodrette turbiner ligner mere moderne skulptur, næsten som et kæmpe ægrider i et felt.

Begge bruger modificerede airfoil-design til at fange vinden som en drivkraft til at dreje turbinen. Når de drejer, genererer de elektricitet. Denne elektricitet bruges enten direkte som et supplement til et større system eller opsamles og opbevares.

En fordel ved vinden er, at genereringspotentialet ikke er lineært. For eksempel ville en drejning af generatoren ved lineær produktion producere en kilowattime elektricitet. Imidlertid producerer vindproduktion elektricitet til en effekt på tre. Dette betyder, at den mængde vind, der er nødvendig for at dreje generatoren gennem en rotation, faktisk producerer tre kilowattimer.

Selv om denne fordel er antallet af vindmølleparker (eller bredder af turbiner), er det forholdsvis lille på dette tidspunkt.

Connors, som mange andre energiforskere, siger, at vinddrevet elektricitet vil blive brugt som en del af en større pakke af vedvarende energikilder, herunder geotermisk, hydro, sol og biomasse. Atomkraft føjes ofte til listen, da det er en kulstoffri energikilde.

Denne portefølje vil sandsynligvis udvikle sig sammen med det stigende antal elektriske køretøjer såvel som et voksende teknologibase inklusive det foreslåede "smarte" elektriske net, som vil skifte overskydende elektricitet til det sted, hvor det er mest nødvendigt, baseret på realtidsefterspørgselsberegninger.

Men selv da sagde Connors, at han kiggede på året 2050 (i det mindste) efter en flåde med altel elektrisk køretøj i et Moses-scenarie. EN Moses-scenarie, sagde han, var et ideelt sæt af omstændigheder, hvor regeringens regler, politik og offentlighed alt sammen tilpassede, hvilket muliggør en glat, problemfri tur til et fremtidig lovet land.

”Det sker ikke ofte,” sagde han. Faktisk brugte han hybridbiler som et eksempel. Den første kommercielt tilgængelige hybrid, Toyota Prius, ramte de amerikanske markeder for ca. 10 år siden. Først nu, mere end et årti senere, bliver de ofte tilgængelige som en bilindstilling. Og i betragtning af det faktum, at det tager overalt fra 15 til 20 år for landets bilpark at fuldt kaste ældre modeller til nye, såvel som manglen på kommercielt levedygtige og accepterede elbiler, ville 2050 være en ideel dato, men det er ikke sandsynligt, at det vil være nået.

For tiden ser det ud til, at vinden vil flytte flere træer end biler - men det kan ændre sig i den fjerne fremtid.

For mere information om vedvarende energikilder, skal du følge linkene på næste side.

Relaterede artikler

• Sådan fungerer vandkraftværker
• Sådan fungerer kernekraft
• Sådan fungerer strømnet
• Sådan fungerer solceller
• Sådan fungerer vindkraft
• Sådan fungerer vindmølleopladere
• Sådan fungerer geotermisk energi
• Sådan fungerer elbatterier

Flere gode links

• American Wind Energy Association
• U.S. Department of Energy
• U.S. Energy Information Administration

Kilder

• American Wind Energy Association. (23. juni 2010) http://www.awea.org/
• Connors, Stephen. Professor, Massachusetts Institute of Technology. Personligt interview. Gennemført 19. november 2009.
• U.S. Department of Energy. (23. juni 2010) http://www.energy.gov/
• U.S. Energy Information Administration. (23. juni 2010) http://www.eia.doe.gov/