Kunne vi drive alle biler helt fra vindkraft?

Bildegalleri: Forny rutenettet En gruppe vindturbiner blir silhuett av solnedgangen på en vindpark i nærheten av Montezuma, Kan. Se bilder av fornyelse av rutenettet. AP Photo / Charlie Riedel

For å svare på dette spørsmålet, må vi slutte å tenke på energi som en enkel vare - noe som skal produseres og forbrukes. Tenk i stedet på menneskelig atferd, kjøremønster og vaner og om vind og værs vagarier. Tenk deretter på hvordan alle disse faktorene vil blandes sammen og balansere kraften som faktisk kan produseres av vind og når og hvordan de vil bli brukt av sjåfører.

Hvis du har tenkt på det, er svaret du sannsynligvis kom til, "nei." Og du vil ha rett - i alle fall til en viss grad. Det fulle svaret ligger som sagt i mange variabler. Så som du vil se, det er mulig (men likevel usannsynlig), at svaret en dag kan være "ja."

Spørsmålet om biler drevet av vindkraft er mindre etterspørsel og etterspørsel, og mer en av sosiologiske og kulturelle endringer i vaner og tenkning. Å gå fra miles per gallon til kilowattime per mil betyr mer enn å plunke et batteri der bensintanken pleide å være. Det handler om å endre kjørevaner, reisevaner og til og med konseptet vårt med å jobbe og pendle. Men når (og hvis) disse kulturelle tradisjonene endres, vil vindkraften fremdeles komme til kort. Visst, det kunne generere den nødvendige kraften, men bare hvis det var nok vindparker og bare hvis det var nok måter å fordele kraften på - hvis og hvis og hvis. Men vinden er et ustyrtelig beist, til tross for moderne prognoseteknikker. Vind er sesongmessig, vind er avhengig av uvær og vind er varierende og skiftende - mye mer enn menneskelig oppførsel.

Men det er mulig at vind kan bli en del av en portefølje av alternative energiressurser som en dag kan erstatte mer tradisjonelle kull-, naturgass- og oljeanlegg. Les videre for å finne ut hvorfor vind ikke kan drive en nasjonal bilpark, men kan fungere godt som ett verktøy i en større verktøykasse med energikilder som venter på å gjøre USA til et grønnere og mer drivstoffeffektivt land.

innhold

1. Vind er uforutsigbar
2. Vindkraft alene er ikke nok
3. Hvordan vil vind hjelpe?

Prosjektleder Rusty Hurt åpner en dør ved foten av et av vindturbinetårnene i Montezuma, Kan. Vindparken inneholder 170 av de 289 fot høye tårnene og kan generere nok strøm til å drive 40.000 husstander. AP Photo / Charlie Riedel

Massachusetts Institute of Technology (MIT) professor Stephen Connors har studert samspillet mellom alternativ energi og elektrisitetsproduksjon siden før begrepet global oppvarming kom inn på det vanlige språket.

Han sa at når man ser på potensialet i vindkraft for å drivstoff for elektrisitet for landets bilindustrielle elbil, bør folk se tid fremfor geografi. Kort sagt, i stedet for å se hvor strømmen ville komme fra, bør man se på når det trengs strøm.

"Det store problemet med elektriske kjøretøy er at folk vil lade over natten," sa Connors.

For tiden produseres mest strøm ved bruk av dampturbiner som fyres gjennom gass, kull eller petroleum. Snarere enn å la turbinene gå på tomgang, vil selskapene snu gjennom de mørke timene, noe som produserer et stort overskudd av strøm - selv med redusert kapasitet - når folk trenger det minst. Med mindre du selvfølgelig er en eier av et elektrisk kjøretøy (EV) som kobler til nettet over natten, så fungerer overskuddet og dermed lavere pris til din fordel.

Vindkraften følger imidlertid ikke dette mønsteret. I stedet er vindkraft avhengig mindre av en forutsigbar klokke og mer av værmønstre - bare noe forutsigbar og ikke følger menneskelige mønstre.

Connors sa: "Det er ganske misforhold i mønstre med lading av elektriske kjøretøy, og når vindenergi blir tilgjengelig.

Connors sa at det beste tidspunktet å produsere vindenergi er i vinterhalvåret, når vind ofte er på sitt sterkeste. Innenfor de større sesongmønstrene er også daglige mønstre, varierende i hver værregion i landet. Dette er trendene som dikterer den mer umiddelbare vindenergiproduksjonen. I hovedsak kan vind supplere en EV-flåtes elektriske behov, men kan ikke være den eneste kilden basert på sesongmessige og regionale mønstre som forsyner vinden som er nødvendig for å produsere energien.

"Denne sesongkomponenten tilfredsstiller ikke behovene for tiden," sa Connors.

Kraftgenererende vindmøllelinje Interstate 10 nær Palm Springs, California, AP Photo / Michael Caulfield

Å drive landets bilpark med vindkraft tar hensyn til mange forutsetninger. Først og fremst er antagelsen om at flåten vil være elektrisk drevet. Ifølge myndigheter og private kilder vil dette være en bragd i seg selv.

Men selv om dette scenariet skjedde, som Connors og andre mener er usannsynlig før minst 2050, er tallene fremdeles skremmende.

Nåværende tall setter USAs forbruk av bensin for reiser på rundt 400 millioner liter (1,5 millioner liter) per dag. En elbil, med dagens moderne teknologi bak seg, krever omtrent 40 kilowattimer for å oppnå den samme avstanden som en bil i snitt 15 miles per gallon (6,4 kilometer per liter).

Disse tallene er grove estimater og tar ikke hensyn til terreng, bileffektivitet og en rekke andre faktorer. De peker imidlertid på et større bilde, ettersom landets elektrisitetsprodusenter vil trenge å lage rundt 16 billioner kilowattimer energi per dag for å oppnå omtrent det samme energinivået som produsert av bensinen som ble forbrukt i samme periode..

I en mer personlig skala er det anslått at en bil bruker omtrent 500 gallon (1.893 liter) drivstoff hvert år. Basert på samme antall på 40 kilowattimer per gallon, ville en bil kreve rundt 20.000 kilowattimer energi hvert år for å pendle en konservativ 10.000 mil (16.093 kilometer). I 2006 estimerte U.S. Department of Transportation antall personbiler til omtrent 251 millioner. Knuse tallene og den endelige oppslutningen er en annen skremmende figur. Men da var den totale mengden strøm produsert i USA gjennom alle kilder i 2007 mer enn 4 billioner megawattimer [kilde: U.S. Energy Information Administration]. Og en megawattime er lik 1000 kilowattimer.

I hovedsak kunne landet skifte til elektriske kjøretøy for å dekke etterspørselen, men ikke gjennom vindkraft alene. I stedet vil det ta en større portefølje med fornybar energi for å utføre oppgaven.

Atchison County Courthouse er dvergete av vindturbiner i Rock Port, Mo. En vindpark som består av fire 250 fot høye turbiner gir nok energi til å drive byen på 1400. AP Photo / Charlie Riedel

Selv om det påvirkes av sesongvariasjoner, kan vind bli en kilde for ren, fornybar energi.

Vindturbiner kommer i to hovedformer - loddrett og horisontalt. Den horisontale sorten, som ser ut som gigantiske propeller, vises ofte i reklame i dag. Vertikale turbiner ser mer ut som moderne skulptur, nesten som en gigantisk eggbeater satt i et felt.

Begge bruker modifiserte airfoil-design for å fange vinden som en motivasjon for å snurre turbinen. Når de snurrer, genererer de strøm. Denne strømmen brukes enten direkte som et supplement til et større system eller fanges opp og lagres.

En fordel med vind er at generasjonspotensialet ikke er lineært. For eksempel ville en dreining av generatoren ved lineær produksjon produsere en kilowattime strøm. Imidlertid produserer vindproduksjon strøm til en effekt på tre. Dette betyr at mengden vind som trengs for å snu generatoren gjennom en rotasjon, faktisk produserer tre kilowattimer.

Antall vindmølleparker (eller bredder av turbiner) er relativt lite på dette tidspunktet.

Connors, som mange andre energiforskere, sier vinddrevet elektrisitet vil bli brukt som en del av en større pakke med fornybare energikilder inkludert geotermisk, hydro, sol og biomasse. Atomkraft blir ofte lagt til listen fordi det er en karbonfri energikilde.

Denne porteføljen vil sannsynligvis utvikle seg sammen med det økende antallet elektriske kjøretøyer, samt en voksende teknologibase inkludert det foreslåtte "smarte" elektriske nettet, som vil skvise overskuddsstrøm til det den er behov for mest, basert på sanntids etterspørselsberegninger.

Men selv da sa Connors at han så på året 2050 (i det minste) for en flåte med altelektrisk kjøretøy gitt et Moses-scenario. EN Moses-scenariet, sa han, var et ideelt sett med omstendigheter der regjeringens forskrifter, politikk og opinionen alt sammen stemmer for å gi en jevn, sømløs tur til et fremtid lovet land.

"Det skjer ikke ofte," sa han. Faktisk brukte han hybridbiler som eksempel. Den første kommersielt tilgjengelige hybriden, Toyota Prius, traff amerikanske markeder for omtrent ti år siden. Først nå, mer enn ti år senere, blir de ofte tilgjengelige som bilalternativ. Og gitt det faktum at det tar alt fra 15 til 20 år for landets bilpark å fullt ut kaste eldre modeller for nye, så vel som mangelen på kommersielt levedyktige og aksepterte elbiler, ville 2050 være en ideell dato, men det er ikke sannsynlig at det vil være nådd.

Foreløpig ser det ut som om vinden vil bevege flere trær enn biler - men det kan endre seg i fjern fremtid.

For mer informasjon om fornybare energikilder, følg lenkene på neste side.

Relaterte artikler

• Hvordan vannkraftverk fungerer
• Hvordan kjernekraft fungerer
• Hvordan strømnett fungerer
• Slik fungerer solceller
• Slik fungerer vindkraft
• Slik fungerer vindturbineladere
• Slik fungerer geotermisk energi
• Slik fungerer elbatterier

Flere gode lenker

• 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. Personlig intervju. Gjennomført 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/