Нотации за измерванията на l; енергия

Информационна група за вятърни турбини (La Roche-en-Ardenne)

енергия

Досие за разходите и неприятностите на вятърните турбини

За големи стойности използваме опростени означения, за да говорим за хиляди, милиони, милиарди и милиони милиони.

Нотации и съкращения

Обозначения на количествата.

к (кило) хиляди. Пример kW: киловат.

М (мега) милиона. Пример за MWh: Мегават часа

G (Гига) милиард. Пример € G: един милиард евро. (Умножено по десет в степен 9).

T (Tera) трилион (или хиляда милиарда). Умножено по десет по мощност 12. Пример: Годишното потребление на електроенергия в Белгия е 82 TWh (Тераватчаса). Тогава белгийските приходи от електроенергия са били 14,7 милиарда евро годишно (при 180 евро/MWh, цена, платена от клиента), т.е. 6% от белгийския национален продукт.

Пета: (Умножено по десет в степен 15)

Exa (Exajoules). Умножено по десет по степен на 18. Световното потребление на енергия е 700 екзаджаула.

Електрически рейтинги.

V: Волт: Напрежение или електрически потенциал. Пример: Линия от пилони с високо напрежение 765 kV.

W: ват: единица мощност. Пример: вятърна турбина с мощност 3 MW.

Сили и енергии

Wh: ват час: Единица енергия. Пример: Атомната централа с мощност 1 GW произвежда 8 TWh годишно (91% използване). Рекламите за вятърна енергия карат читателите да объркват мощността и енергията. Вятърна турбина (2 MW аерогенератор) произвежда 3 GWh/годишно за 1533 часа (коефициент на натоварване 17,5%), през които работи в Ардените. Малка електроцентрала с мощност 300 MW генерира 2,36 TWh (90% използване). Един Wh = 3600 джаула (или ватови секунди). Една работа на Нютон (енергия), приложена върху един метър, е равна на една джаул или ватова секунда или приблизително 10 kg m. (гравитационна константа от 9,81 m/s 2). 1 N (Нютон) = 0,1 кг. 1 W = N m = 0,1 kg m.

При силен вятър вятърната турбина с мощност 2 MW е в състояние да вдигне тегло от 200 T (тона) над 1 m или 2 T върху своята 100 m мачта за 1 секунда, усилие, еквивалентно на това на 26 автомобила от 75 kW (100 к.с.) ) с пълна мощност (всеки 2-тонен автомобил, който се издига на височина 4 m/s (14 km/h), т.е. 140 km/h при 10% наклон, вятърът и съпротивлението при търкаляне се приемат за нула).

Вятърният генератор може да доставя тази мощност по време на периоди с променлив вятър, еквивалентни на 1533 часа годишно (17,5%) в Ардените, но офшорна вятърна турбина може да го направи за 2628 часа (30%). 8000 2 MW вятърни турбини ще бъдат необходими във Валония за доставка на енергия за атомната електроцентрала Tihange (24 TWh). Прекъсването на вятъра, неговата неравномерност, практическата невъзможност за съхранение на тази енергия и въздействието върху жизнената среда на местните жители имат такива недостатъци, че правят вятърната енергия в Ардени неконкурентоспособна в сравнение с офшорната, където би било достатъчно. 1500 вятърни турбини 6 MW, т.е. 5 пъти по-малко и резерв, който е два пъти по-малко замърсяващ (Валония има право на 40% от офшорките в Северно море, защото валонците плащат своя дял за субсидиите, изплащани на офшорни организатори).

Офшорните автобиографии струват повече от брега, но по-малко се губят при разходи за положително производство, отколкото при отрицателно производство, независимо от единичната цена.

Енергии на гориво

Изчисляване на енергията на молекула

  • Графит: C + O2 -> CO2 + 4,08 eV/12 g. (Въглищата - от торф до антрацит - съдържат различен дял графит)
  • Метан: CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O + 8.37 eV/16 g. Образуваната вода е под формата на пара.

Изчисляване на тегловната енергия

  • Природен газ: 8,37/16 = 0,523
  • Графит: 4,08/12 = 0,340
  • Калория/тегло (газ/въглен) = 0,523/0,340 = 154%

Съотношения газ/въглища

Природният газ произвежда 1,54 пъти повече калории на единица тегло, отколкото въглищата (антрацит). Официалните количества CO2 са еквиваленти на CO2 за произведения парников ефект. Газът и нефтът произвеждат по-малко CO2 на калория или kWh от въглищата.

  • CO2/тегло: 12/16 = 75%
  • Съотношение CO2/калории: 0,75/1,54 = 48%

kWh, произведени за единица тегло

Настоящите електроцентрали, работещи с въглища, имат ефективност от 40%, а TGV имат ефективност от 55%. Формулата за сравнение на теглото на горивото е: Калория/тегло x ефективност на инсталацията = kWh .

  • Ефективност на електроцентралите: Въглища: 40%; Газ: 55%
  • kWh газ/графит: 1,54 x 55/40 = 2,118 (Стойностите за въглищата са по-ниски в зависимост от вида).
  • kWh/кило газ или дизел или бензин = 0,525 х

Произведен CO2 на kWh

Официалните количества CO2 са еквиваленти на CO2 за произведения парников ефект. Газът и петролът произвеждат по-малко CO2 на калория или kWh от въглищата. Статистиката не е много съгласна. Цифрите за газ в сравнение с графита са:

  • Съотношение газ/въглища: 2.118/0.48 = 2.86 пъти по-малко CO2/kWh (от 3 до 10?).

Производство на CO2 на kg въглища и m³ природен газ

"За тези, които искат доказателство, че физиците са хора, това доказателство се крие в идиотизма на различните единици, които използват за измерване на енергията." Характерът на физическия закон (1967) Р. П. Файнман.

При изгарянето на един килограм въглерод (антрацит) се получават 3,66 кг CO2, тъй като това добавя към молекулата на въглерода (атомно тегло 12) две молекули кислород (2 х 16 = 32) за общо (12+ 32 = 44), т.е. 3.66 пъти по-тежък.

В сравнение с въглерода, метанът произвежда по-малко CO2 за същото производство на топлина, но допълнително произвежда водни пари от изгарянето на водород в метан: CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O произвежда 13, 9 kWh на килограм гориво.

Природният газ обикновено се измерва в m³, а не в kg. Извлеченият природен газ съдържа продукти, които се оползотворяват по химия преди продажба (бутан, пропан). Природният газ, продаван на физически лица, също съдържа CO2 и въздух и някои замърсители (някои от които ще се превърнат в сярна киселина).

Плътността на метана е само 0,66, но търговският природен газ съдържа също CO2 (плътност 2) и въздух (плътност 1,2) и има специфично тегло, вариращо от 0,7 до 0,9. Следователно способността му да произвежда топлина е по-ниска от тази на метана. Топлината на изгаряне на един m³ природен газ е най-малко 10,8 kWh. CO2, излъчен от един m³ метан, е 535 g x 44/12 = 1964 g.

На kWhc, (от 10,8 до 13,9 kWhc/m 3) намираме между 1964 x 13,9 = 272 g/kWh и 1964 x 10,8 = 212 g/kWh. Избраната официална цифра е 251 g/kWh.

С официална ефективност на газогенераторите TGV от 55%, откриваме емисии от 456 г. CO2-екв/kWhe.

Един m³ природен газ е приблизително равен на един литър бензин и тежи около един килограм. TGV произвежда 456 кг CO2 за електрически MWh. Един m 3 природен газ произвежда 12,7 kWhc. 1000 m³ произвеждат 12,7 MWh калории или 7,03 MWh електричество. Това генерира 3,2 тона-екв. CO2. Един тон-еквивалент CO2 се генерира от 312 m³ природен газ.