신재생 에너지 풍력에너지의 정의,원리,발전,장소

1. 풍력에너지의 정의 및 원리

풍력에너지란 움직이는 공기의 에너지를 이용하는 발전 방법입니다. 바람은 태양에 의한 지구 표면의 고르지 않은 열로 인해 발생합니다. 지구의 표면은 다른 종류의 땅과 물로 이루어져 있기 때문에, 그것은 다른 속도로 태양의 열을 흡수합니다. 이러한 불균일한 난방의 한 예는 바람 주기가 매일 다른 것입니다. 낮 동안, 육지 위의 공기는 물 위의 공기보다 더 빨리 뜨거워집니다. 육지 위의 따뜻한 공기는 팽창하고 상승하며, 더 무겁고 시원한 공기는 바람을 일으키며 그 자리를 차지하기 위해 돌진합니다. 밤에는, 공기가 물 위에서보다 육지에서 더 빨리 식기 때문에 바람이 반대로 붑니다. 마찬가지로 지구의 적도 부근의 육지가 북극과 남극 부근의 육지보다 더 뜨겁기 때문에 지구를 도는 대기풍이 만들어집니다.

풍력 발전기의 날은 비행기 날개와 매우 흡사합니다. 바람이 불면, 저압 공기의 주머니가 칼날 아래 바람 쪽에 형성됩니다. 그러면 저압 공기 포켓이 블레이드를 그쪽으로 당기면서 로터가 회전합니다. 이것은 리프트라고 불립니다. 리프트의 힘은 사실 바람의 날개 앞쪽에 가해지는 힘보다 훨씬 강합니다. 이것은 드래그라고 불립니다. 리프트와 드래그 조합으로 로터가 프로펠러처럼 회전하고, 회전축이 발전기를 돌려 전기를 만듭니다.

공기 흐름은 풍력 터빈을 작동시키는 데 사용될 수 있습니다. 현대의 유틸리티 규모 풍력 터빈은 정격 출력 약 600 kW에서 9 MW에 이릅니다. 바람에서 사용할 수 있는 전력은 풍속 큐브의 함수이므로 풍속이 증가함에 따라 특정 터빈의 최대 출력까지 출력이 증가합니다. 앞바다와 고지대 등 바람이 강하고 일정하게 부는 지역은 풍력 발전소가 선호하는 곳입니다. 일반적으로 풍력 터빈의 전체 부하 시간은 연간 16~57% 사이에서 다양하지만 특히 유리한 해상 현장에서 더 높을 수 있습니다. 우리는 구식 풍차를 이용하였지만 오늘날은 고층 건물과 같은 높이의 터빈이 전 세계적으로 주목받고 있습니다. 풍력에너지는 터빈의 날개를 회전시켜 발전기를 공급하고 전기를 생산합니다.

2. 전 세계의 풍력에너지

2015년 풍력 발전량은 전 세계 전력 수요의 거의 4%를 충족했으며, 약 63GW의 새로운 풍력 발전 용량이 설치되었습니다. 풍력에너지는 유럽, 미국, 캐나다에서 새로운 생산능력의 주요 공급원이었고, 중국에서는 두 번째로 큰 규모였습니다. 덴마크에서는 풍력에너지가 전력 수요의 40% 이상을 충족했고 아일랜드, 포르투갈, 스페인은 각각 20%를 충족했습니다. 미국 발전량의 9.2%를 차지하는 풍력은 미국에서 가장 저렴한 에너지원 중 하나가 되었습니다. 캘리포니아, 아이오와, 캔자스, 오클라호마, 텍사스 등이 풍력 발전을 가장 많이 사용합니다. 세계적으로 풍력 에너지의 장기 기술 잠재력은 필요한 모든 실질적인 장벽을 극복했다고 가정할 때 현재 전 세계 에너지 총생산량의 5배 또는 현재 전력 수요의 40배라고 여겨집니다. 이를 위해서는 특히 앞바다와 같이 풍력 자원이 높은 지역에 풍력 터빈을 넓은 지역에 설치해야 합니다. 터빈은 언덕 꼭대기나 평야와 같은 풍속이 높은 곳이나 심지어 앞바다에 개방된 물에서도 설치할 수 있습니다. 해상 풍속이 육지 풍속보다 평균 90% 이상 높기 때문에 해상 자원은 육상 터빈보다 훨씬 더 많은 에너지를 제공할 수 있습니다.

3. 발전용 풍력 에너지

오늘날, 풍력 에너지는 주로 전기를 생산하는 데 사용됩니다. 물을 퍼올리는 풍차는 한때 미국 전역에서 사용되었고, 일부는 주로 가축에게 물을 공급하기 위해 여전히 농장과 목장에서 운영됩니다. 독립형 풍력 터빈은 일반적으로 물 펌핑 또는 통신에 사용됩니다. 하지만, 바람이 많이 부는 지역의 집주인들, 농부들, 그리고 목장주들도 전기세를 줄이기 위한 방법으로 풍력 터빈을 사용할 수 있습니다.

4. 풍력발전소의 설치 장소

풍력 발전소를 운영하는 것은 단순히 바람이 부는 지역에 풍력 터빈을 세우는 것보다 더 복잡합니다. 풍력발전소 소유자들은 풍력터빈을 어디에 배치할지를 신중하게 계획해야 하며, 현장에서 얼마나 빨리 그리고 얼마나 자주 바람이 부는지를 고려해야 합니다.

풍력 터빈에 적합한 장소는 소형 풍력 터빈의 경우, 연간 평균 풍속이 시간당 9마일(mph) 이상 또는 초당 4미터(m/s), 유틸리티 규모 터빈의 경우 5.8m/s의 경우 13 mph(mph)인 곳입니다. 매끄럽고 둥근언덕 꼭대기, 탁 트인 평야와 물, 그리고 바람이 불어오고 강해지는 산 틈 등이 좋은 장소입니다. 풍력 자원은 일반적으로 지표면보다 높은 고도에서 전기를 생산하는 데 더 유리합니다. 큰 풍력 터빈은 약 500피트부터 최대 900피트 높이의 탑 위에 놓여 있습니다.