Nishati ya upepo, pia inajulikana kama nguvu ya upepo, ni njia ya kuunganisha upepo na kuugeuza kuwa umeme. Ufanisi wa wastani wa upepo wa turbines ni kati ya 35-45%.
Uzalishaji wa Nguvu za Upepo
Upepo huzalishwa katika angahewa ya dunia kutokana na tofauti ya halijoto ya dunia ndani ya nchi au kwa kiwango cha kikanda na kimataifa. Wakati joto linapokanzwa huinuka na kuacha mahali na shinikizo la chini la hewa; hewa kutoka maeneo baridi yenye shinikizo la juu la hewa huingia ndani ili kusawazisha shinikizo la hewa.
Vinu na mitambo ya upepo huchukua fursa ya nishati ya kinetiki au "nishati ya mwendo" ambayo huhamisha hewa au upepo kutoka sehemu moja hadi nyingine na kuibadilisha kuwa umeme. Mitambo ya upepo huwekwa katika sehemu zenye upepo, hivyo upepo unaweza kusogeza vile vile vya turbine. Vipande hivi huzunguka motor, na gia huongeza mzunguko wa kutosha kuzalisha umeme. Miundo tofauti ya turbine zinafaa kwa hali tofauti.
Ufanisi wa Upepo na Kipengele cha Uwezo wa Upepo
Ufanisi wa upepo si sawa na kipengele cha uwezo wa upepo, ambacho ndicho hujadiliwa watu wanapofikiria matumizi bora ya nishati. Wind Watch inaeleza tofauti kati ya matukio hayo mawili.
Ufanisi wa Upepo na Ukomo Wake
Ufanisi wa upepo ni kiasi cha nishati ya kinetiki katika upepo ambayo inabadilishwa kuwa nishati ya mitambo na umeme. Sheria za fizikia zilizoelezewa na Betz Limit zinasema kiwango cha juu cha kikomo cha kinadharia ni 59.6%. Upepo unahitaji nishati iliyobaki kuvuma nyuma ya vile vile. Hii kwa kweli ni nzuri. Ikiwa turbine ingenasa 100% ya upepo wa nishati ingeacha kuvuma na vilele vya turbine haziwezi kugeuka kutoa umeme.
Hata hivyo, haiwezekani kwa mashine yoyote, kwa sasa kubadilisha asilimia 59.6% ya nishati ya kinetiki iliyonaswa kutoka upepo hadi umeme. Kuna mipaka kwa sababu ya jinsi jenereta hufanywa na uhandisi, ambayo hupunguza zaidi kiwango cha nishati ambayo hatimaye hubadilishwa kuwa nguvu. Wastani kwa sasa ni 35-45%, kama ilivyoelezwa hapo juu. Utendaji wa juu zaidi katika kilele unaweza kufikia 50% kulingana na Wind Watch. Hati ya serikali ya Australia (NSW) pia inakubali kwamba 50% ndiyo kiwango cha juu cha ufanisi wa upepo unaoweza kupatikana (uk. 3).
Ufanisi wa nishati hautofautiani kama vile kipengele cha uwezo wa upepo kinavyotofautiana ambacho kinategemea kwa kiasi kikubwa eneo na hali ya hewa.
Kigezo cha Uwezo wa Upepo
Kigezo cha uwezo wa upepo ni kiasi cha nishati inayozalishwa na jenereta dhidi ya kile inayoweza kutoa ikiwa itafanya kazi kila wakati katika kiwango cha juu zaidi, kulingana na Green Tech Media. Kipengele cha uwezo wa upepo huelekea kutofautiana kutoka mahali hadi mahali na kwa nyakati tofauti za mwaka, hata kwa turbines sawa, kwa kuwa inategemea kasi ya upepo, msongamano wake na eneo lililofagiwa ambalo linategemea saizi ya jenereta inaonyesha Open EI.. Kipengele cha uwezo wa upepo kinaweza kuboreshwa kwa kuchagua mahali ambapo hali bora za upepo hutawala sehemu nzima au zaidi ya mwaka. Kwa hivyo ni muhimu kuzingatia kipengele cha uwezo wa upepo na masharti yanayoiathiri ili kuongeza utoaji wa nishati.
- Kasi ya upepochini ya maili 30 kwa saa hutoa nishati kidogo kulingana na Wind Watch. Hata ongezeko kidogo la kasi linaweza kutafsiri kuwa ongezeko kubwa la nishati inayozalishwa kulingana na Open EI. Umeme unaozalishwa ni mchemraba wa kasi ya upepo unaeleza Upepo EIS.
- Msongamano wa hewa ni zaidi katika maeneo yenye baridi na usawa wa bahari kuliko milimani. Kwa hivyo maeneo bora yenye msongamano mkubwa wa upepo ni bahari yenye halijoto baridi zaidi kulingana na Open EI. Hii ni sababu mojawapo ya upanuzi mkubwa wa uzalishaji wa upepo nje ya ufuo.
- Mitambo mikubwa na mirefu inaweza kuchukua fursa ya upepo mwingi juu ya ardhi na kwa kuongezeka kwa urefu wa blade zao. Mazingatio ya kiuchumi kwa hivyo yanakuwa muhimu hapa.
Kigezo cha uwezo kinaongezeka kila mara kwa kuboreshwa kwa teknolojia. Mitambo ya upepo iliyojengwa mwaka wa 2014 ilifikia kiwango cha uwezo wa 41.2% ikilinganishwa na 31.2% kwa mitambo iliyojengwa kati ya 2004-2011, kulingana na Green Tech Media. Hata hivyo, sababu ya uwezo wa upepo huathiriwa sio tu na teknolojia, lakini pia upatikanaji wa upepo yenyewe. Kwa hivyo, mwaka wa 2015 uwezo wa uwezo wa mitambo ya turbine ulikuwa chini ya wastani wa miaka iliyopita kutokana na "ukame wa upepo" inaeleza Green Tech Media.
Kulinganisha na Vyanzo Vingine vya Nishati
Ufanisi wa nishati ya upepo ni bora kuliko ufanisi wa nishati ya makaa ya mawe. 29-37% tu ya nishati katika makaa ya mawe hubadilishwa kuwa umeme na gesi ina ufanisi karibu sawa na upepo kama 32-50% ya nishati katika gesi inaweza kubadilishwa kuwa umeme.
Hata hivyo, kulingana na vipengele vya uwezo, nishati ya visukuku ilifanya kazi vizuri zaidi kuliko upepo nchini Marekani mwaka wa 2016 kulingana na Utawala wa Taarifa za Nishati wa Marekani (EIA).
-
inayoweza kurejeshwa dhidi ya viwanda Mitambo ya makaa ya mawe nchini Marekani ilitumika kwa asilimia 52.7 ya uwezo wake.
- Kigezo cha uwezo wa mitambo ya gesi kilikuwa 56% nchini Marekani.
- Nishati ya nyuklia ilikuwa na uwezo wa 92.5%, kulingana na takwimu za EIA za nishati zisizo za mafuta.
- Kigezo cha uwezo wa Hydro power kilikuwa 38%.
- Kigezo cha uwezo wa nishati ya upepo kilikuwa 34.7%.
Unapolinganisha pato la nishati kutoka kwa vyanzo tofauti vya nishati, ni bora kuzingatia sio tu sababu ya uwezo, lakini pia ufanisi wao wa nishati. Hili ndilo linalofanya kuongeza uzalishaji wa umeme kutokana na upepo kuwa shindani na upembuzi yakinifu kwa kulinganisha na nishati ya visukuku ambayo pia inatatizwa na matatizo ya uchafuzi wa mazingira yanayosababisha.
Kipindi Huathiri Pato la Nishati ya Upepo
Nishati ya upepo inakabiliwa na vipindi kwa kuwa upepo haupatikani kila wakati, na unaweza kuvuma kwa kasi tofauti, kumaanisha kuwa nishati huzalishwa kwa viwango visivyolingana. Muda wa muda wa nishati ni hali ambapo nishati haipatikani kwa kuendelea kutokana na mambo mengi ambayo watu hawawezi kudhibiti. Kwa hivyo kuna tofauti katika usambazaji.
Suluhisho la Kuacha Muda
Kwa kuwa uzalishaji wa nishati kutoka kwa mitambo ya upepo hubadilikabadilika kutoka saa hadi saa, au hata sekunde hadi sekunde, wasambazaji wa nishati wanahitaji kuwa na akiba kubwa ya nishati ili kukidhi na kudumisha viwango thabiti vya usambazaji wa nishati anaeleza Mwanasayansi wa Marekani. Kipindi kinamaanisha si tu upungufu bali pia vipindi vya kupita kiasi; hii basi hutoa suluhisho linalowezekana pia. Mwanasayansi wa Marekani anaeleza kwamba kadiri idadi ya vyanzo vya nishati ya upepo inavyoongezeka, tofauti za eneo la hali ya hewa na upepo zinaweza kusawazisha upungufu na ziada.
Utabiri wa hali ya hewa na uundaji ulioboreshwa pia hurahisisha kuangazia hata mabadiliko ya muda mfupi ya nishati ya upepo. Mchanganyiko wa vyanzo pia ni muhimu ili hata tofauti za kila siku au msimu katika uzalishaji wa nishati ya upepo.
Bila kujali vipindi, mashamba mapya ya upepo yaliyoenea kote Marekani, yamesaidia kuleta utulivu wa usambazaji wa umeme, hasa wakati wa hali mbaya ya hewa huko Texas kulingana na Clean Technica.
Gharama
Mwaka wa 2017, The Independent ilitangaza kuwa uzalishaji wa nishati kutoka kwa upepo ulikuwa wa bei nafuu kuliko kutoka kwa nishati ya visukuku. Iligharimu $ 50 kuzalisha saa ya megawati (MWh) katika 2017. Kwa kuboresha teknolojia, gharama zinaendelea kuanguka, na kuifanya kuvutia zaidi kuliko vyanzo vya kawaida vya nishati vinavyochafua. Marekani inatarajia kuchochea vuguvugu hili kwa kutoa motisha kwa serikali, ili kuongeza sehemu ya nishati ya upepo ambayo ilitoa asilimia 6 ya umeme wake mwaka wa 2016 kulingana na EIA.
Wind EIS inabainisha kuwa 80% ya gharama ni gharama kubwa zinazohusika katika kusakinisha mitambo hiyo, na 20% inafanya kazi. Hata hivyo, kwa kuwa hakuna gharama za mafuta zinazohusika, na kwa kuzingatia nishati inayozalishwa katika mzunguko wake wote wa maisha, nishati ya upepo inashindana.
Nishati Isiyo na Kaboni
Nishati ya upepo ni mojawapo ya njia mbadala bora zaidi za nishati ya mafuta. Inatabiriwa kuwa kufikia 2050, nchi 139 ambazo kwa sasa zinatumia 99% ya nishati duniani zinaweza kutumia 100% ya nishati mbadala. Upepo na jua kwa pamoja vinaweza kutoa kiasi cha 97% ya nishati hii, kulingana na Ripoti ya Mkutano wa Dunia wa 2017. Hii inaweza kusaidia katika kudhibiti ongezeko la joto duniani hadi chini ya 1.5C. Iwe ni shamba la upepo kwenye kilima au kando ya ufuo, teknolojia ya turbine ya upepo inatoa njia bora zaidi ya kuzalisha umeme unaotumika kuliko vyanzo vya jadi visivyoweza kurejeshwa.
