Kunnen we alle auto's volledig van windenergie voorzien?

Afbeeldingengalerij: het raster vernieuwen Een groep windturbines wordt gesilhouetteerd door de ondergaande zon op een windmolenpark nabij Montezuma, Kan. Zie foto's van het vernieuwen van het net. AP Foto / Charlie Riedel

Om deze vraag te beantwoorden, moeten we stoppen met denken over energie als een eenvoudig product - iets dat geproduceerd en geconsumeerd moet worden. Denk in plaats daarvan aan menselijk gedrag, rijpatronen en gewoonten en aan de grillen van weer en wind. Bedenk vervolgens hoe al deze factoren zich zullen vermengen en het vermogen dat daadwerkelijk door wind kan worden geproduceerd, in evenwicht zullen brengen en wanneer en hoe dat door bestuurders wordt gebruikt.

Als je erover hebt nagedacht, is het antwoord dat je waarschijnlijk hebt gekregen: "nee". En je zou gelijk hebben - in ieder geval tot op zekere hoogte. Het volledige antwoord ligt, zoals gezegd, in veel variabelen. Dus, zoals je zult zien, is het mogelijk (maar onwaarschijnlijk) dat het antwoord op een dag "ja" zou kunnen zijn.

De kwestie van auto's aangedreven door windenergie is niet zozeer een vraag en aanbod, als wel een van sociologische en culturele veranderingen in gewoontes en denken. Van mijlen per gallon naar kilowattuur per mijl gaan, betekent meer dan een batterij plunderen waar de gastank zich bevond. Het gaat om het veranderen van rijgedrag, reisgewoonten en zelfs ons concept van werken en pendelen. Maar als (en als) deze culturele tradities worden veranderd, zal er nog steeds een tekort aan windenergie komen. Natuurlijk zou het de nodige stroom kunnen opwekken, maar alleen als er voldoende windparken waren en alleen als er genoeg manieren waren om de stroom te verdelen - als en als en als. Maar de wind is een wispelturig beest, ondanks moderne voorspellingstechnieken. Wind is seizoensgebonden, wind is afhankelijk van stormen en wind is variabel en veranderlijk - veel meer dan menselijk gedrag.

Maar het is mogelijk dat wind een onderdeel wordt van een portfolio van alternatieve energiebronnen die op een dag meer traditionele elektriciteitscentrales op steenkool, aardgas en olie kunnen vervangen. Blijf lezen om erachter te komen waarom wind een nationale vloot van auto's niet kan aandrijven, maar mogelijk goed werkt als een hulpmiddel in een grotere gereedschapskist met energiebronnen die erop wachten om van de Verenigde Staten een groener en zuiniger land te maken.

Inhoud

1. Wind is onvoorspelbaar
2. Alleen windenergie is niet genoeg
3. Hoe zal wind helpen?

Projectbegeleider Rusty Hurt opent een deur aan de voet van een van de windturbinetorens in Montezuma, Kan. Het windpark bevat 170 van de 289 meter hoge torens en kan genoeg elektriciteit opwekken om 40.000 huishoudens van stroom te voorzien. AP Foto / Charlie Riedel

Professor Stephen Connors van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) bestudeert de interactie tussen alternatieve energie en elektriciteitsopwekking al voordat de term opwarming van de aarde de gemeenschappelijke taal werd.

Hij zei dat wanneer we kijken naar het potentieel van windenergie om elektriciteit te leveren aan het elektrische wagenpark van het land, mensen tijd moeten zien in plaats van geografie. Kortom, in plaats van te kijken waar de elektriciteit vandaan zou komen, zou men moeten kijken wanneer de elektriciteit nodig is.

"Het grote probleem met elektrische voertuigen is dat mensen 's nachts willen opladen", zei Connors.

Momenteel wordt de meeste elektriciteit geproduceerd met behulp van stoomturbines die worden gestookt op gas, steenkool of aardolie. In plaats van de turbines 's nachts stil te laten staan, laten bedrijven de generatoren draaien tijdens de donkere uren, wat een enorm overschot aan elektriciteit produceert - zelfs bij verminderde capaciteit - wanneer mensen dat het minst nodig hebben. Tenzij u natuurlijk een eigenaar van een elektrische auto (EV) bent en 's nachts op het elektriciteitsnet aansluit, werkt de overtollige generatie en de bijgevolg lagere prijs in uw voordeel.

Windenergie volgt dit patroon echter niet. In plaats daarvan is windenergie minder afhankelijk van een voorspelbare klok en meer van weerpatronen - alleen enigszins voorspelbaar en niet volgens menselijke patronen.

"Er is nogal een verschil in patronen met het opladen van elektrische voertuigen en wanneer windenergie beschikbaar komt", zei Connors.

Connors zei dat de beste tijd om windenergie te produceren in de wintermaanden is, wanneer de wind vaak het sterkst is. Binnen de grotere seizoenspatronen bevinden zich ook dagelijkse patronen, variërend in elke weerregio van het land. Dit zijn de trends die de meer directe productie van windenergie dicteren. In wezen kan wind een aanvulling zijn op de elektrische behoeften van een EV-vloot, maar kan het niet de enige bron zijn op basis van de seizoens- en regionale patronen die de wind leveren die nodig is om de energie te produceren.

"Deze seizoenscomponent voldoet momenteel niet aan de behoeften", zei Connors.

Stroomopwekkende windmolenslijn Interstate 10 nabij Palm Springs, Californië AP Photo / Michael Caulfield

Bij het aandrijven van het wagenpark van het land met windenergie wordt rekening gehouden met veel aannames. Allereerst wordt ervan uitgegaan dat de vloot elektrisch wordt aangedreven. Volgens overheids- en particuliere bronnen zou dit een prestatie op zich zijn.

Maar zelfs als dit scenario uitkomt, waarvan Connors en anderen denken dat het onwaarschijnlijk is tot ten minste 2050, zijn de cijfers nog steeds ontmoedigend.

Volgens de huidige cijfers bedraagt ​​het verbruik van benzine voor reizen in de Verenigde Staten ongeveer 1,5 miljoen liter per dag. Een elektrische auto, met de moderne technologie van vandaag, heeft ongeveer 40 kilowattuur nodig om dezelfde afstand af te leggen als een auto met een gemiddelde snelheid van ongeveer 15 mijl per gallon (6,4 kilometer per liter).

Deze cijfers zijn ruwe schattingen en houden geen rekening met terrein, auto-efficiëntie en tal van andere factoren. Ze wijzen echter op een groter geheel, aangezien de elektriciteitsproducenten van het land ongeveer 16 biljoen kilowattuur energie per dag zouden moeten produceren om ongeveer hetzelfde energieniveau te bereiken als geproduceerd door de benzine die in dezelfde periode wordt verbruikt..

Op een meer persoonlijke schaal wordt geschat dat een auto elk jaar ongeveer 500 gallon (1.893 liter) brandstof verbruikt. Op basis van hetzelfde aantal van 40 kilowattuur per gallon, zou één auto elk jaar ongeveer 20.000 kilowattuur energie nodig hebben om een ​​conservatieve 10.000 mijl (16.093 kilometer) te pendelen. In 2006 schatte het Amerikaanse ministerie van Transport het aantal personenauto's op ongeveer 251 miljoen. Kraak de cijfers en de uiteindelijke telling is een ander ontmoedigend cijfer. Maar toen bedroeg de totale hoeveelheid elektriciteit die in 2007 in de Verenigde Staten via alle bronnen werd geproduceerd meer dan 4 biljoen megawattuur [bron: U.S. Energy Information Administration]. En één megawattuur is gelijk aan 1.000 kilowattuur.

In wezen zou het land kunnen overschakelen op elektrische voertuigen om aan de vraag te voldoen, maar niet alleen op windenergie. In plaats daarvan is er een grotere portefeuille van hernieuwbare energie nodig om de taak te volbrengen.

Het gerechtsgebouw van Atchison County wordt overschaduwd door windturbines in Rock Port, Missouri. Een windmolenpark bestaande uit vier 250 voet hoge turbines levert voldoende energie om de stad van 1400 van stroom te voorzien. AP Foto / Charlie Riedel

Hoewel wind wordt beïnvloed door seizoensschommelingen, kan het een bron worden voor schone, hernieuwbare energie.

Windturbines zijn er in twee hoofdvormen: verticaal en horizontaal. De horizontale variant, die eruitziet als gigantische propellers, wordt tegenwoordig het meest getoond in advertenties. Verticale turbines lijken meer op moderne sculpturen, bijna op een gigantische eierklopper in een veld.

Beide maken gebruik van gemodificeerde aërodynamische ontwerpen om de wind vast te leggen als een aandrijfkracht om de turbine te laten draaien. Terwijl ze ronddraaien, wekken ze elektriciteit op. Deze elektriciteit wordt ofwel direct gebruikt als aanvulling op een groter systeem of opgevangen en opgeslagen.

Een voordeel van wind is dat het opwekkingspotentieel niet lineair is. Bij lineaire opwekking zou bijvoorbeeld één omwenteling van de generator één kilowattuur elektriciteit produceren. Windopwekking levert echter elektriciteit op tot een vermogen van drie. Dit betekent dat de hoeveelheid wind die nodig is om de generator door één omwenteling te laten draaien, feitelijk drie kilowattuur oplevert.

Hoewel dit voordeel is, is het aantal windparken (of turbines) op dit moment relatief klein.

Connors zegt, net als veel andere energiewetenschappers, dat windenergie zou worden gebruikt als onderdeel van een groter pakket hernieuwbare energiebronnen, waaronder geothermische energie, waterkracht, zonne-energie en biomassa. Kernenergie wordt vaak aan de lijst toegevoegd omdat het een koolstofvrije energiebron is.

Dit portfolio zal waarschijnlijk mee evolueren met het groeiend aantal elektrische voertuigen, evenals een groeiende technologiebasis, waaronder het voorgestelde 'slimme' elektriciteitsnet, dat overtollige elektriciteit zal leiden naar waar het het meest nodig is, op basis van realtime vraagberekeningen..

Maar zelfs toen zei Connors dat hij (tenminste) naar het jaar 2050 keek voor een volledig elektrisch wagenpark, gegeven een Mozes-scenario. EEN Mozes scenario, zei hij, was een ideale reeks omstandigheden waarin overheidsvoorschriften, beleid en publieke opinie allemaal op één lijn lagen, waardoor een soepele, naadloze reis naar een toekomstig beloofd land mogelijk was.

'Het gebeurt niet vaak', zei hij. Hij gebruikte zelfs hybride auto's als voorbeeld. De eerste commercieel verkrijgbare hybride, de Toyota Prius, kwam ongeveer 10 jaar geleden op de Amerikaanse markt. Pas nu, meer dan een decennium later, komen ze algemeen beschikbaar als auto-optie. En gezien het feit dat het 15 tot 20 jaar duurt voordat de autovloot van het land oudere modellen volledig heeft afgestoten voor nieuwe, en gezien het ontbreken van commercieel haalbare en geaccepteerde elektrische auto's, zou 2050 een ideale datum zijn, maar waarschijnlijk niet. bereikt.

Voorlopig lijkt het erop dat de wind meer bomen zal verplaatsen dan auto's - maar dat kan in de verre toekomst veranderen.

Volg de links op de volgende pagina voor meer informatie over hernieuwbare energiebronnen.

Gerelateerde artikelen

• Hoe waterkrachtcentrales werken
• Hoe kernenergie werkt
• Hoe elektriciteitsnetten werken
• Hoe zonnecellen werken
• Hoe windenergie werkt
• Hoe windturbine-laders werken
• Hoe geothermische energie werkt
• Hoe elektrische auto-accu's werken

Meer geweldige links

• American Wind Energy Association
• Amerikaanse ministerie van Energie
• Amerikaanse Energy Information Administration

Bronnen

• American Wind Energy Association. (23 juni 2010) http://www.awea.org/
• Connors, Stephen. Professor, Massachusetts Institute of Technology. Persoonlijk interview. Uitgevoerd op 19 november 2009.
• Amerikaanse ministerie van Energie. (23 juni 2010) http://www.energy.gov/
• Amerikaanse Energy Information Administration. (23 juni 2010) http://www.eia.doe.gov/