ลม อธิบายความรู้เกี่ยวกับการคำนวณพลังงานรวมถึงทรัพยากรพลังงาน ลม

ลม ในการคำนวณปริมาณพลังงานที่กังหันสามารถผลิตได้จากลมจริงๆ คุณต้องทราบความเร็วลมที่ไซต์กังหันและอัตรากำลังของกังหัน กังหันขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ผลิตกำลังสูงสุดที่ความเร็วลมประมาณ 15 เมตรต่อวินาที 33 ไมล์ต่อชั่วโมง เมื่อพิจารณาถึงความเร็วลมที่คงที่ เส้นผ่านศูนย์กลางของโรเตอร์จะเป็นตัวกำหนดปริมาณพลังงานที่กังหันสามารถสร้างได้ โปรดทราบว่าเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของโรเตอร์เพิ่มขึ้นความสูงของหอคอยก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน

ซึ่งหมายถึงการเข้าถึงลมที่เร็วกว่าได้มากขึ้นที่ความเร็ว 33 ไมล์ต่อชั่วโมงกังหันขนาดใหญ่ส่วนใหญ่สร้างกำลังไฟฟ้าตามพิกัดและที่ความเร็ว 45 ไมล์ต่อชั่วโมง 20 เมตรต่อวินาที กังหันขนาดใหญ่ส่วนใหญ่จะหยุดทำงาน มีระบบความปลอดภัยหลายอย่างที่สามารถปิดกังหันได้ หากความเร็วลมคุกคามโครงสร้าง รวมถึงเซนเซอร์วัดแรงสั่นสะเทือนที่เรียบง่ายอย่างน่าทึ่งที่ใช้ในกังหันบางชนิดซึ่งโดยพื้นฐานแล้วประกอบด้วยลูกบอลโลหะที่ติดอยู่กับโซ่

ซึ่งวางอยู่บนแท่นขนาดเล็ก หากกังหันเริ่มสั่นเกินเกณฑ์ที่กำหนด ลูกบอลจะตกจากแท่น ดึงโซ่และสั่งการปิดเครื่อง ระบบความปลอดภัยที่เปิดใช้งานบ่อยที่สุดในกังหันคือระบบเบรก ซึ่งถูกกระตุ้นโดยความเร็วลมที่สูงกว่าเกณฑ์ การตั้งค่าเหล่านี้ใช้ระบบควบคุมพลังงาน ที่แตะเบรกเป็นหลักเมื่อความเร็วลมสูงเกินไป จากนั้นปล่อยเบรกเมื่อลมกลับมาต่ำกว่า 45 ไมล์ต่อชั่วโมง การออกแบบกังหันขนาดใหญ่สมัยใหม่ ใช้ระบบเบรกหลายประเภท

การควบคุมระดับเสียง ตัวควบคุมมากกว่า 45 ไมล์ต่อชั่วโมง กำลังไฟฟ้าที่ส่งออกจะสูงเกินไป ซึ่งจุดนั้นตัวควบคุมจะบอกให้ใบพัดเปลี่ยนระดับเสียง เพื่อให้ใบพัดไม่อยู่ในแนวเดียวกับลม ทำให้การหมุนของใบมีดช้าลง ระบบควบคุมระดับเสียงจำเป็นต้องปรับมุมการติดตั้งใบมีดบนโรเตอร์ได้ การควบคุมแผงลอยแบบพาสซีฟ ใบมีดถูกติดตั้งเข้ากับโรเตอร์ในมุมคงที่แต่ได้รับการออกแบบเพื่อให้การบิดของใบมีดเองจะใช้เบรกเมื่อลมเร็วเกินไป

ใบพัดทำมุมเพื่อให้ลมที่ความเร็วสูงกว่าที่กำหนด จะทำให้เกิดความปั่นป่วนที่ด้านเหนือลมของใบมีด ทำให้เกิดการหยุดชะงัก กล่าวอย่างง่ายๆ การหยุดนิ่งตามหลักอากาศพลศาสตร์เกิดขึ้น เมื่อมุมของใบพัดที่หันเข้าหาลมที่พัดมานั้นสูงชันมาก จนเริ่มกำจัดแรงยกทำให้ความเร็วของใบพัดลดลง ระบบควบคุมการทรงตัวแบบแอ็คทีฟ ใบมีดในระบบควบคุมพลังงานประเภทนี้สามารถปรับระดับได้

เช่นเดียวกับใบมีดในระบบควบคุมระดับเสียง ระบบแผงลอยแบบแอ็คทีฟจะอ่านกำลังไฟฟ้าออกในลักษณะที่ระบบควบคุมระดับเสียงทำแต่แทนที่จะตั้งใบมีดให้อยู่ในแนวเดียวกับลมระบบจะแยกใบมีดเพื่อสร้างแผงลอยในทั่วโลกกังหันลมอย่างน้อย 50,000 ตัวกำลังผลิตรวม 50,000 ล้านกิโลวัตต์ ชั่วโมงต่อปี ในหัวข้อถัดไปเราจะตรวจสอบความพร้อมของทรัพยากรลมและปริมาณไฟฟ้าที่กังหันลมสามารถผลิตได้จริงพลังงานในระดับโลกกังหันลมกำลังผลิตกระแสไฟฟ้ามากพอๆ กับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดใหญ่ 8 แห่ง ซึ่งรวมถึงกังหันระดับสาธารณูปโภคเท่านั้นแต่ยังรวมถึงกังหันขนาดเล็กที่ผลิตกระแสไฟฟ้าสำหรับบ้านหรือธุรกิจแต่ละหลังบางครั้งใช้ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์แบบโซลาร์เซลล์กังหันขนาดเล็กที่มีความจุ 10 กิโลวัตต์สามารถผลิตได้มากถึง 16,000 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปีซึ่งในครัวเรือนทั่วไปในสหรัฐฯ ใช้พลังงานประมาณ 10,000 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี

กังหันลมขนาดใหญ่ทั่วไปสามารถผลิตไฟฟ้าได้มากถึง 1.8 เมกะวัตต์หรือ 5.2 ล้านกิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปีภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ซึ่งเพียงพอสำหรับจ่ายไฟให้กับครัวเรือนเกือบ 600 ครัวเรือน ถึงกระนั้นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และถ่านหินก็สามารถผลิตไฟฟ้าได้ถูกกว่ากังหันลม ทำไมต้องใช้พลังงานลม เหตุผลหลัก 2 ประการสำหรับการใช้ลมเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า เป็นเหตุผลที่ชัดเจนที่สุดพลังงานลมนั้นสะอาดและเป็นพลังงานหมุนเวียน

ไม่ปล่อยก๊าซที่เป็นอันตราย เช่น CO2 และไนโตรเจนออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศเหมือนที่ถ่านหินทำและเราไม่ตกอยู่ในอันตรายที่จะหมดลมในเร็วๆ นี้ นอกจากนี้ยังมีความเป็นอิสระที่เกี่ยวข้องกับพลังงานลม เนื่องจากประเทศต่างๆ สามารถผลิตได้เองที่บ้านโดยไม่ได้รับการสนับสนุนจากต่างชาติ และกังหันลมสามารถนำไฟฟ้าไปยังพื้นที่ห่างไกล ที่ไม่ได้ให้บริการโดยระบบส่งไฟฟ้าส่วนกลางแต่ก็มีข้อเสียเช่นกัน

กังหันลมไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ 100 เปอร์เซ็นต์เสมอไปเหมือนกับโรงไฟฟ้าประเภทอื่นๆ เนื่องจากความเร็วลมมีความผันผวนกังหันลมอาจมีเสียงดังหากคุณอาศัยอยู่ใกล้กับกังหันลมกังหันลมอาจเป็นอันตรายต่อนกและค้างคาว ได้และในพื้นที่ทะเลทรายที่อัดแน่น มีความเสี่ยงที่แผ่นดินจะพังทลายหากคุณขุดดินเพื่อติดตั้งกังหัน นอกจากนี้เนื่องจากลมเป็นแหล่งพลังงานที่ค่อนข้างไม่น่าเชื่อถือผู้ปฏิบัติงานของโรงไฟฟ้าพลังงานลม

จึงต้องสำรองระบบด้วยพลังงานที่เชื่อถือได้และไม่หมุนเวียนจำนวนเล็กน้อยสำหรับช่วงเวลาที่ความเร็วลมลดลงบางคนโต้แย้งว่าการใช้พลังงานที่ไม่สะอาดเพื่อสนับสนุนการผลิตพลังงานสะอาดเป็นการยกเลิกผลประโยชน์การใช้พลังงานลมในสหรัฐอเมริกา นอกเหนือจากข้อเสียที่อาจเกิดขึ้นแล้ว สหรัฐอเมริกามีการติดตั้งกังหัน ลม จำนวนมากโดยมีกำลังการผลิตรวมมากกว่า 9,000 เมกะวัตต์ในปี 2549 กำลังการผลิตดังกล่าวผลิตไฟฟ้าได้ในพื้นที่ 25 พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง

ซึ่งฟังดูเหมือนมากแต่จริงๆ แล้วน้อยกว่าร้อยละ1ของกำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้ในประเทศในแต่ละปีในปี 2548 การผลิตไฟฟ้าของสหรัฐแบ่งตามนี้ถ่านหิน 52 เปอร์เซ็นต์นิวเคลียร์ 20 เปอร์เซ็นต์ก๊าซธรรมชาติ 16 เปอร์เซ็นต์ไฟฟ้าพลังน้ำ 7 เปอร์เซ็นต์อื่นๆ รวมถึงลมชีวมวลความร้อนใต้พิภพและแสงอาทิตย์ 5 เปอร์เซ็นต์

บทความที่น่าสนใจ อียิปต์ อธิบายความรู้เกี่ยวกับบันทึกที่ถูกจารึกทางประวัติศาสตร์ของ อียิปต์