Zarys energetyki wiatrowej

Poniższy zarys stanowi przegląd i aktualny przewodnik po energii wiatrowej:

Energia wiatru – energia kinetyczna powietrza w ruchu, zwana też wiatrem.

Jakim rodzajem rzeczy jest energia wiatrowa?

Energię wiatrową można opisać jako wszystkie z poniższych:

Energia Wiatru - Słońce nagrzewa nierówną powierzchnię ziemi, co powoduje ruch powietrza. Gorące powietrze i zimne powietrze zamieniają się miejscami, co prowadzi do przepływu powietrza. Ponieważ ma siłę z ruchem, przenosi energię kinetyczną. Nazywa się to energią wiatru
Energia – wielkość obserwowana pośrednio, często rozumiana jako zdolność układu fizycznego do pracy z innymi układami fizycznymi.
- Energia odnawialna – energia pochodząca z zasobów naturalnych, które są naturalnie odnawiane.
Zasoby naturalne – materiały i komponenty (coś, co można wykorzystać), które można znaleźć w środowisku. Każdy produkt wytworzony przez człowieka składa się z zasobów naturalnych (na podstawowym poziomie). Zasoby naturalne mogą istnieć jako oddzielna jednostka, taka jak świeża woda i powietrze, a także żywy organizm, taki jak ryba, lub mogą istnieć w alternatywnej postaci, którą należy przetworzyć w celu uzyskania zasobu, takiej jak rudy metali, ropa naftowa i większość form energii.
- Zasoby odnawialne – zasoby naturalne, które mają zdolność reprodukcji w drodze procesów biologicznych lub naturalnych i są uzupełniane wraz z upływem czasu.

Źródło energii wiatrowej

Atmosfera – warstwa gazów, która może otaczać ciało materialne o wystarczającej masie i która jest utrzymywana w miejscu przez grawitację tego ciała.
- Wiatr – przepływ gazów na dużą skalę. Wiatr składa się z:
  - Powietrze – gaz występujący w atmosferze ziemskiej. Powietrze składa się głównie z azotu, tlenu i argonu, które razem stanowią główne gazy atmosfery.
    - Gaz – jeden z trzech klasycznych stanów skupienia materii (pozostałe to ciecz i ciało stałe).
  - Ruch – zmiana położenia obiektu (w tym cząstek) względem czasu. Ruch jest zazwyczaj opisywany w kategoriach prędkości, przyspieszenia, przemieszczenia i czasu. Przepływ jest rodzajem ruchu.

Historia energetyki wiatrowej

Historia energii wiatrowej – była używana tak długo, jak ludzie stawiali żagle na wietrze.
- Historia morska - starożytni Egipcjanie posiadali do pewnego stopnia wiedzę na temat budowy żagli .
  - Historia żagli - Najwcześniejsze znane przedstawienia żagli pochodzą ze starożytnego Egiptu około 3200 roku pne, gdzie trzcinowe łodzie płynęły w górę rzeki pod prąd Nilu.
    - Age of Sail – okres, w którym międzynarodowy handel i wojny morskie były zdominowane przez żaglowce, trwający od XVI do połowy XIX wieku

wiek.

Moc wiatru

Energia wiatru – przetwarzanie energii wiatru na użyteczną formę energii.

Zmienna energia odnawialna – każde źródło energii odnawialnej, które nie jest stale dostępne z powodu jakiegoś czynnika pozostającego poza bezpośrednią kontrolą. Zmienne źródło może być dość przewidywalne, na przykład siła pływów, ale nie może być wysłane w celu zaspokojenia zapotrzebowania systemu elektroenergetycznego.
Oddziaływanie na środowisko energetyki wiatrowej – stosunkowo niewielkie w porównaniu z oddziaływaniem na środowisko tradycyjnych źródeł energii. Energia wiatrowa nie zużywa paliwa i nie emituje zanieczyszczeń do powietrza, w przeciwieństwie do źródeł energii opartych na paliwach kopalnych.
Prognozowanie energetyki wiatrowej – szacowanie oczekiwanej produkcji farm wiatrowych.
Ocena zasobów wiatrowych – proces, za pomocą którego twórcy energetyki wiatrowej szacują przyszłą produkcję energii z farmy wiatrowej.

Rodzaje energetyki wiatrowej

Turbina wiatrowa – turbina przetwarzająca energię wiatru na energię mechaniczną.
Wiatrak – maszyna zamieniająca energię wiatru na energię obrotową za pomocą łopatek zwanych żaglami lub łopatami.
- Pompa wiatrowa – wiatrak służący do pompowania wody, zarówno jako źródło świeżej wody ze studni, jak i do osuszania nisko położonych terenów.
Żagiel - każdy rodzaj powierzchni przeznaczony do poruszania statkiem, pojazdem lub wirnikiem poprzez umieszczenie na wietrze - w istocie skrzydło napędowe

Branża energetyki wiatrowej

Energetyka wiatrowa – branża zajmująca się projektowaniem, produkcją, budową i konserwacją turbin wiatrowych. Nowoczesna energetyka wiatrowa rozpoczęła się w 1979 roku wraz z seryjną produkcją turbin wiatrowych przez duńskich producentów. Branża przechodzi obecnie okres szybkiej globalizacji i konsolidacji.

Lista firm konsultingowych w zakresie energetyki wiatrowej
Lista producentów turbin wiatrowych (pokazuje 10 najlepszych firm i listę alfabetyczną)
Oprogramowanie dla energetyki wiatrowej – programy aplikacyjne wspomagające rozwój i eksploatację farm wiatrowych.
Zarządzanie farmami wiatrowymi – nadzór nad eksploatacją, konserwacją i administracją farm wiatrowych.

Farmy wiatrowe

Farma wiatrowa – zespół turbin wiatrowych w tej samej lokalizacji, służących do produkcji energii elektrycznej. Duża farma wiatrowa może składać się z kilkuset pojedynczych turbin wiatrowych i obejmować rozległy obszar setek mil kwadratowych, ale teren między turbinami może być wykorzystywany do celów rolniczych lub innych. Farma wiatrowa może być również zlokalizowana na morzu.

Społeczna energia wiatrowa – projekty są lokalną własnością rolników, inwestorów, firm, szkół, zakładów użyteczności publicznej lub innych podmiotów publicznych lub prywatnych, które wykorzystują energię wiatrową do wspierania i obniżania kosztów energii dla lokalnej społeczności.
Lista morskich farm wiatrowych (obecnie działające farmy wiatrowe, oceniane według mocy znamionowej)
Lista lądowych farm wiatrowych (obecnie działających, ocenianych według mocy wytwórczych)
Morska energetyka wiatrowa – budowa farm wiatrowych na wodach w celu wytwarzania energii elektrycznej z wiatru.

Turbiny wiatrowe

Turbina wiatrowa – turbina przetwarzająca energię wiatru na energię mechaniczną.

Aerodynamika turbiny wiatrowej – moc, F to wektor siły, a U to prędkość poruszającej się części turbiny wiatrowej.
Projekt turbiny wiatrowej – proces definiowania formy i specyfikacji turbiny wiatrowej do pozyskiwania energii z wiatru.
Rodzaje turbin wiatrowych (zobacz listę)
- Powietrzna turbina wiatrowa - koncepcja projektowa turbiny wiatrowej podpartej w powietrzu bez wieży.
- Pływająca turbina wiatrowa - morska turbina wiatrowa zamontowana na konstrukcji pływającej, która umożliwia turbinie wytwarzanie energii elektrycznej na głębokościach wodnych, na których nie można postawić wież montowanych na dnie.
- Małe turbiny wiatrowe – to turbiny wiatrowe, które mają niższą wydajność energetyczną niż duże komercyjne turbiny wiatrowe.
- Niekonwencjonalne turbiny wiatrowe – trójłopatowa turbina wiatrowa o poziomej osi obrotu (HAWT).
- Turbina wiatrowa o pionowej osi – rodzaj turbiny wiatrowej, w której główny wał wirnika jest ustawiony pionowo, a główne elementy znajdują się u podstawy turbiny.
  - Turbina wiatrowa Darrieusa – rodzaj turbiny wiatrowej o pionowej osi obrotu (VAWT) służącej do wytwarzania energii elektrycznej z energii przenoszonej przez wiatr.
  - Turbiny wiatrowe Savonius - to rodzaj turbin wiatrowych o pionowej osi obrotu (VAWT), służących do przekształcania siły wiatru na moment obrotowy na obracającym się wale.
  - Turbina wiatrowa Quietrevolution – marka turbiny śrubowej o pionowej osi obrotu (VAWT).

Energia wiatrowa według regionu

Energetyka wiatrowa w Afryce
- Energetyka wiatrowa w Maroku – to zainstalowana moc 275 MW i 800 MW w budowie.
Energetyka wiatrowa w Azji – Azja ma łączną moc wytwórczą 10 600 MW.
- Energetyka wiatrowa w Indiach – rozpoczęła się w latach 90-tych i znacznie wzrosła w ciągu ostatnich kilku lat.
- Energetyka wiatrowa w Iranie – odnotowuje w ostatnich latach wzrost generacji wiatrowej i ma plan corocznego znacznego zwiększania produkcji wiatrowej.
- Energia wiatrowa w Chińskiej Republice Ludowej – do końca 2011 r. wzrosła do 62 gigawatów (GW) mocy wytwórczych energii elektrycznej, a Chiny uznały energię wiatrową za kluczowy element wzrostu swojej gospodarki.
- Energia wiatrowa w Pakistanie – nowość w energetyce wiatrowej, Pakistan buduje elektrownie wiatrowe w Jhimpir, Gharo, Keti Bandar i Bin Qasim w Sindh.
- Energia wiatrowa w Tajlandii - rozpoczęta w 2011 r., obecna moc 223 MW - docelowo 1200 MW do 2021 r.
Energia wiatrowa w Unii Europejskiej – łącznie 93 957 megawatów (MW) – wystarczająca do zasilenia 6.
- Energia wiatrowa w Austrii – ma szacunkowo od 6600 do 10 000 gigawatogodzin (GWh) możliwego do wykorzystania potencjału energii wiatrowej. W 2008 r. Austria miała zainstalowaną moc 995 megawatów (MW).
- Energetyka wiatrowa w Belgii – częściowo zależy od samorządów regionalnych (Region Stołeczny Brukseli, Region Flamandzki, Region Waloński), a częściowo od belgijskiego rządu federalnego.
- Energetyka wiatrowa w Chorwacji – rośnie od czasu zainstalowania pierwszej farmy wiatrowej w kraju w 2004 roku.
- Energia wiatrowa w Danii – Melbourne University Press, ISBN 0-522-85251-3
- Energetyka wiatrowa w Estonii – moc zainstalowana wynosi 184 MW, podczas gdy projekty o wartości około 546 MW są obecnie w trakcie realizacji.
- Energetyka wiatrowa w Finlandii – opisuje energetykę wiatrową w Finlandii jako część energii w Finlandii i energii odnawialnej w Finlandii.
- Energia wiatrowa we Francji –
- Energia wiatrowa w Niemczech –
- Energia wiatrowa w Grecji –
- Energia wiatrowa na Węgrzech – w kwietniu 2011 r. wynosiła 329 MW.
- Energetyka wiatrowa we Włoszech – szósty co do wielkości producent energii wiatrowej na świecie, o zainstalowanej mocy znamionowej 5814 MW (w 2010 r.).
- Energia wiatrowa na Malcie –
- Energetyka wiatrowa w Polsce –
- Energia wiatrowa w Portugalii –
- Energia wiatrowa w Rumunii –
- Energia wiatrowa w Rosji – Rosja ma długą historię wykorzystania energii wiatrowej na małą skalę, ale kraj ten nie rozwinął jeszcze komercyjnej produkcji energii wiatrowej na dużą skalę.
- Energia wiatrowa w Szkocji - energia wiatrowa to najszybciej rozwijająca się technologia energii odnawialnej w Szkocji, z mocą zainstalowaną 2574 MW w kwietniu 2011 r.
- Energia wiatrowa w Serbii –
- Energia wiatrowa w Hiszpanii –
- Energia wiatrowa w Szwecji –
- Energia wiatrowa w Holandii –
- Energia wiatrowa w Republice Irlandii –
- Energia wiatrowa w Wielkiej Brytanii – to około 6580 megawatów (MW), generowana przez 333 działające farmy wiatrowe z 3506 turbinami wiatrowymi.
- Energia wiatrowa w Turcji –
Energia wiatrowa w Ameryce Północnej
- Energia wiatrowa w Kanadzie –
- Energetyka wiatrowa w Stanach Zjednoczonych – rozwijała się bardzo szybko w ciągu ostatnich kilku lat.
  - Energetyka wiatrowa w Arizonie – rozpoczęła się w 2009 roku wraz z uruchomieniem pierwszej fazy projektu Dry Lake Wind Power Project w hrabstwie Navajo w hrabstwie Navajo w Arizonie.
  - Energia wiatrowa w Kalifornii – podwoiła swoją moc od 2002 roku.
  - Energia wiatrowa w Kolorado - znacznie rośnie w ostatnich latach ze względu na międzynarodowe masowe przyjęcie energii wiatrowej i stanowy agresywny stanowy standard portfela energii odnawialnej, który wymaga, aby 30% energii elektrycznej w stanie pochodziło ze źródeł odnawialnych do 2020 roku.
  - Energia wiatrowa w Illinois – została wsparta standardem dotyczącym portfela energii odnawialnej, przyjętym w 2007 r. i wzmocnionym w 2009 r., który wymaga 10% energii odnawialnej od firm elektrycznych do 2010 r. i 25% do 2025 r.
  - Energia wiatrowa w stanie Indiana - była ograniczona do kilku małych wiatraków pompujących wodę na farmach do 2008 r. Wraz z budową pierwszej elektrowni wiatrowej w stanie Indiana na skalę użytkową, Goodland (faza I) o mocy znamionowej 130 MW.
  - Energia wiatrowa w stanie Iowa – ma prawie 4400 megawatów (MW) mocy, ustępując jedynie Teksasowi.
  - Energia wiatrowa w Japonii – generuje niewielką, ale rosnącą część energii elektrycznej w kraju, ponieważ moc zainstalowana rośnie w ostatnich latach.
  - Energia wiatrowa w Kansas –
  - Energetyka wiatrowa w Maine – ma moc 521 MW.
  - Energia wiatrowa w stanie Massachusetts – posiada ogromne zasoby energii wiatrowej zarówno na lądzie, jak i na morzu, a zainstalowana moc rośnie w ostatnich latach dzięki różnorodnym działaniom regulacyjnym i zachętom finansowym wprowadzonym przez rząd stanowy.
  - Energia wiatrowa w Minnesocie –
  - Energia wiatrowa w Montanie –
  - Energia wiatrowa w New Hampshire –
  - Energetyka wiatrowa w New Jersey – we wczesnych stadiach rozwoju.
  - Energia wiatrowa w Nowym Jorku - obejmuje obiekty w Maple Ridge Wind Farm, największej farmie wiatrowej w stanie Nowy Jork, z 195 Vestas model V82 1.
  - Energia wiatrowa w Dakocie Północnej – 1445 megawatów (MW) mocy zainstalowanej.
  - Energia wiatrowa w Ohio - ma długą historię, a od 2011 r. Ohio ma jedenaście zainstalowanych lub w budowie instalacji wiatrowych na skalę użytkową o łącznej mocy znamionowej nieco ponad 1051 MW.
  - Energia wiatrowa w Oregonie –
  - Energetyka wiatrowa w Pensylwanii – kilka przyszłych farm wiatrowych w planach lub w budowie.
  - Energia wiatrowa w Teksasie - składa się z wielu farm wiatrowych o łącznej zainstalowanej mocy znamionowej 10 377 MW z ponad 40 różnych projektów.
  - Energia wiatrowa w Vermont - składa się z 46 megawatów (MW) działających farm wiatrowych, 63 MW w budowie i różnych proponowanych projektów.
  - Energia wiatrowa w Waszyngtonie –
  - Energia wiatrowa w Wyoming - w listopadzie 2008 r. New York Times doniósł o napływie ziemi w Wyoming w oczekiwaniu na przyszłe projekty rozwoju energetyki wiatrowej.
Energia wiatrowa w Oceanii
- Energia wiatrowa w Australii –
- Energia wiatrowa w Nowej Zelandii - generuje niewielką, ale szybko rosnącą część energii elektrycznej w kraju, ponieważ kraj ten w coraz większym stopniu wykorzystuje swoje wyjątkowe zasoby wiatru.

Pojazdy napędzane wiatrem

Pojazd napędzany wiatrem - zwykle wykorzystuje żagiel, aby wykorzystać wiatr do napędzania go. Obejmuje również pojazdy napędzane latawcem. Dominującym rodzajem pojazdów napędzanych wiatrem są jednostki pływające (żaglówki i jachty).

Pojazdy napędzane wiatrem według rodzaju
- Statki napędzane wiatrem
  - Żaglowiec - statek z kadłubem, takielunkiem i co najmniej jednym masztem do podtrzymywania żagli, które wykorzystują wiatr do napędzania statku. Załoga, która pływa statkiem, nazywana jest marynarzami lub rękami.
  - Statek z wirnikiem - statek zaprojektowany do wykorzystania efektu Magnusa do napędu. Aby wykorzystać ten efekt, wykorzystuje turbożagle napędzane silnikiem.
    - Alcyone – statek obsługiwany przez Towarzystwo Cousteau. Powstał jako statek ekspedycyjny i do testowania działania nowego rodzaju morskiego układu napędowego, turbożagla.
    - E-Ship 1 – statek towarowy RoLo, który swój pierwszy rejs z ładunkiem odbył w sierpniu 2010 roku. Właścicielem statku jest trzeci co do wielkości producent turbin wiatrowych, niemiecka firma Enercon GmbH.
  - Statek z wiatrakiem - statek z systemem konwersji energii wiatrowej lub statek zbierający energię wiatrową napędza się za pomocą wiatraka do napędzania śruby napędowej.
- Pojazdy lądowe napędzane wiatrem
  - Formuła AE – samochód napędzany energią słoneczną i wiatrową. Początkowe uruchomienie odbywa się za pomocą energii słonecznej; gdy samochód porusza się z większą prędkością, strategicznie rozmieszczone wloty powietrza mają za zadanie kierować przepływem powietrza w celu napędzania turbin wiatrowych.
  - Greenbird - pojazd napędzany wiatrem, który 26 marca 2009 roku pobił rekord prędkości na lądzie dla najszybszego pojazdu napędzanego wiatrem na suchym jeziorze Ivanpah.
  - Racing Aeolus – impreza wyścigowa, w ramach której uczniowie mieli za zadanie zaprojektować i zbudować napędzany wiatrem pojazd poruszający się pod wiatr, napędzany turbiną wiatrową.
Układy napędowe pojazdów napędzanych wiatrem
- Żagiel – każdy rodzaj powierzchni przeznaczony do poruszania statkiem, pojazdem lub wirnikiem poprzez umieszczenie go na wietrze – w istocie skrzydło napędowe. Żagle są używane w żeglarstwie.
  - Turbosail – morski system napędowy oparty na zastosowaniu efektu Magnusa. Po raz pierwszy wypróbowany przez Antona Flettnera na Buckau, został później opracowany przez Jacquesa-Yvesa Cousteau, który zamówił Alcyone.
  - Żagiel skrzydłowy – forma napędu morskiego podobna do konwencjonalnych żagli.

Organizacje energetyki wiatrowej

Airborne Wind Energy Industry Association (AWEIA) – założone w 2009 roku w celu obsługi globalnych firm i instytucji zajmujących się przetwarzaniem energii wiatrowej na użyteczne ładunki (technologia lotniczej energii wiatrowej) z wykorzystaniem samolotów na uwięzi i latających swobodnie (powietrzna energia wiatrowa AWE); tryb na uwięzi i lotu swobodnego różni się od używania turbin wiatrowych połączonych z ziemią bez uwięzi.
Amerykańskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej (AWEA) –
BlueEnergy – organizacja non-profit budująca zrównoważone systemy energetyczne i wodne na karaibskim wybrzeżu Nikaragui.
Partnerstwa obywatelskie na rzecz morskiej energii wiatrowej – współpraca społeczności i organizacji, które uważają, że Stany Zjednoczone muszą przejść w kierunku rodzimych źródeł czystej energii, takich jak morska energia wiatrowa, oraz że edukacja publiczna i zaangażowanie obywateli są niezbędne do dokonania tej zmiany.
WindEurope , dawniej Europejskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej (EWEA) – stowarzyszenie z siedzibą w Brukseli, promujące wykorzystanie energii wiatrowej w Europie.
Global Wind Energy Council – zapewnia reprezentację światowego przemysłu energetyki wiatrowej
Makani Power – firma z siedzibą w Alameda w Kalifornii, która opracowuje powietrzne turbiny wiatrowe.
World Wind Energy Association (WWEA) – międzynarodowe stowarzyszenie non-profit reprezentujące sektor energetyki wiatrowej na całym świecie, zrzeszające członków w 100 krajach, w tym wiodące krajowe i regionalne stowarzyszenia energetyki wiatrowej.

Publikacje dotyczące energetyki wiatrowej

Katalog Indian Wind Power

Osoby wpływowe w energetyce wiatrowej

Dale Vince – właściciel Ecotricity
Albert Betz – niemiecki fizyk i pionier technologii turbin wiatrowych
William Cubitt – wynalazł patentowe żagle
James Dehlsen - stworzył Zond (deweloper energetyki wiatrowej) w 1980 roku.
Estakhri - stworzył najwcześniejszą znaną wzmiankę o wiatrakach (X wiek)
Poul la Cour (1846–1908) – duński naukowiec, wynalazca i pedagog. Dziś la Cour jest szczególnie rozpoznawalny za swoje wczesne prace nad energią wiatrową, zarówno eksperymentalne prace nad aerodynamiką, jak i praktyczne wdrażanie elektrowni wiatrowych.

Zobacz też

Portal energetyki wiatrowej
Zarys
- rozwoju energetyki Zarys rozwoju energetyki – rozwój energetyki to wysiłek w celu zapewnienia wystarczających źródeł energii pierwotnej i form energii wtórnej pod względem dostaw, kosztów, wpływu na zanieczyszczenie powietrza i wody, łagodzenia zmian klimatycznych za pomocą energii odnawialnej.
Prawo Betza – które można wyprowadzić za pomocą nieskończenie cienkiego wirnika z płynu płynącego z określoną prędkością.
Współczynnik mocy – elektrowni to stosunek rzeczywistej mocy elektrowni w pewnym okresie czasu do jej mocy potencjalnej, gdyby przez cały czas pracowała z pełną mocą znamionową.
EROEI
Magazynowanie energii w sieci - (zwane również magazynowaniem energii na dużą skalę) odnosi się do metod stosowanych do magazynowania energii elektrycznej na dużą skalę w sieci elektroenergetycznej.
Wysokonapięciowy prąd stały – ) system przesyłu energii elektrycznej wykorzystuje prąd stały do masowego przesyłu energii elektrycznej, w przeciwieństwie do bardziej powszechnych systemów prądu przemiennego.
Zysk energetyczny netto (NEG) – to pojęcie stosowane w ekonomii energetycznej, które odnosi się do różnicy między energią wydatkowaną na pozyskanie źródła energii a ilością energii uzyskanej z tego zbioru.
Magazynowanie energii – realizowane przez urządzenia lub nośniki fizyczne, które przechowują energię w celu wykonania użytecznej operacji w późniejszym czasie.
Dopłaty do energii – to środki, które utrzymują ceny dla konsumentów poniżej poziomu rynkowego lub dla producentów powyżej poziomu rynkowego lub zmniejszają koszty dla konsumentów i producentów.
Prawo energetyczne profilu wiatru – zależność między prędkościami wiatru na jednej wysokości, a prędkościami wiatru na innej.
Kitegen
Wykonalność projektowa systemów turbin wiatrowych

Linki zewnętrzne