Notări pentru măsurătorile lui l; energie

Grupul de informare a turbinelor eoliene (La Roche-en-Ardenne)

măsurătorile

Dosar privind costurile și neplăcerile turbinelor eoliene

Pentru valori mari, folosim notații simplificate pentru a vorbi de mii, milioane, miliarde și milioane de milioane.

Notări și abrevieri

Notări de cantități.

k (kilo) mii. Exemplu kW: kilowatt.

M (Mega) milioane. Exemplu MWh: Megawatt ore

G (Giga) miliarde. Exemplu G €: un miliard de euro. (Înmulțit cu zece la puterea de 9).

T (Tera) trilioane (sau o mie de miliarde). Înmulțit cu zece la puterea 12. Exemplu: Consumul anual de electricitate belgian a fost de 82 TWh (Terawatt-oră). Veniturile din electricitatea belgiană erau atunci de 14,7 miliarde EUR pe an (la 180 EUR/MWh, preț plătit de client), adică 6% din produsul național belgian.

Peta: (Înmulțit cu zece la puterea de 15.)

Exa (Exajoules). Înmulțit cu zece la puterea de 18. Consumul mondial de energie este de 700 de exajouli.

Evaluări electrice.

V: Volt: Tensiune sau potențial electric. Exemplu: o linie de stâlpi de înaltă tensiune de 765 kV.

W: Watt: unitate de putere. Exemplu: o turbină eoliană de 3 MW.

Puteri și energii

Wh: Watt hour: Unitate de energie. Exemplu: o centrală nucleară de 1 GW produce 8 TWh pe an (91% utilizare). Reclamele eoliene îi determină pe cititori să confunde puterea și energia. O turbină eoliană (generator eolian de 2 MW) produce 3 GWh/an pe parcursul celor 1533 ore (coeficient de sarcină de 17,5%) în care rulează în Ardenne. O mică centrală pe gaz de 300 MW generează 2,36 TWh (90% utilizare). Un Wh = 3600 Jouli (sau Watt secunde). Lucrarea (energia) unui Newton aplicată la un metru este egală cu un joule sau watt secund sau aproximativ 10 kg m. (constanta gravitationala de 9,81 m/s 2). 1 N (Newton) = 0,1 kg. 1 W = N m = 0,1 kg m.

În vânturi puternice, o turbină eoliană de 2 MW este capabilă să ridice o greutate de 200 T (tone) peste 1 m sau 2 T pe catargul său de 100 m în 1 secundă, un efort echivalent cu cel al 26 de mașini de 75 kW (100 CP) ) la putere maximă (fiecare mașină de 2 tone crescând 4 m/s (14 km/h) în înălțime, adică 140 km/h pe o pantă de 10%, se presupune că rezistența la vânt și rulare este zero).

Generatorul eolian poate furniza această putere în perioadele de vânt variabil echivalent cu 1533 ore pe an (17,5%) în Ardenne, dar o turbină eoliană offshore ar putea să o facă timp de 2628 ore (30%). 8.000 de turbine eoliene de 2 MW ar fi necesare în Valonia pentru a furniza energia centralei nucleare Tihange (24 TWh). Intermitența vântului, neregularitatea acestuia, imposibilitatea practică de a stoca această energie și impactul asupra mediului de viață al locuitorilor locali au astfel de dezavantaje încât fac ca energia eoliană din Ardennes să fie necompetitivă în comparație cu cea din larg, unde ar fi suficientă. 1.500 turbine eoliene de 6 MW, adică de 5 ori mai puțin, și o rezervă de două ori mai puțin poluantă (Valonia are dreptul la 40% din offshore în Marea Nordului deoarece valonii își plătesc cota pentru subvențiile plătite promotorilor offshore).

CV-urile offshore costă mai mult decât în ​​țărm, dar se pierd mai puțin prin cheltuielile pentru producția pozitivă decât prin cheltuielile pentru producția negativă, indiferent de prețul unitar.

Energiile de combustibil

Calculul energiei pe moleculă

  • Grafit: C + O2 -> CO2 + 4,08 eV/12 g. (Carbunii - de la turbă la antracit - conțin o proporție variabilă de grafit)
  • Metan: CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O + 8,37 eV/16 g. Apa formată este sub formă de vapori.

Calculul energiei în greutate

  • Gaz natural: 8,37/16 = 0,523
  • Grafit: 4,08/12 = 0,340
  • Calorie/greutate (gaz/cărbune) = 0,523/0,340 = 154%

Rapoarte gaz/cărbune

Gazul natural produce de 1,54 ori mai multe calorii pe unitate de greutate decât cărbunele (antracit). Cantitățile oficiale de CO2 sunt echivalente de CO2 pentru efectul de seră produs. Gazul și petrolul produc mai puțin CO2 pe calorie sau kWh decât cărbunele.

  • CO2/greutate: 12/16 = 75%
  • Raport CO2/calorii: 0,75/1,54 = 48%

kWh produs pe unitate de greutate

Centralele electrice actuale pe cărbune au o eficiență de 40%, iar TGV-urile au o eficiență de 55%. Formula pentru comparația greutății combustibilului este: Calorie/greutate x eficiența instalației = kWh .

  • Eficiența centralelor electrice: cărbune: 40%; Gaz: 55%
  • kWh gaz/grafit: 1,54 x 55/40 = 2,118 (valorile pentru cărbune sunt mai mici în funcție de tip).
  • kWh/kilo de gaz sau motorină sau benzină = 0,525 x

CO2 produs pe kWh

Cantitățile oficiale de CO2 sunt echivalente de CO2 pentru efectul de seră produs. Gazul și petrolul produc mai puțin CO2 pe calorie sau kWh decât cărbunele. Statisticile nu prea sunt de acord. Cifrele pentru gaz comparativ cu grafitul sunt:

  • Raport gaz/cărbune: 2,118/0,48 = 2,86 ori mai puțin CO2/kWh (de la 3 la 10?).

Producția de CO2 per kg de cărbune și m³ de gaz natural

„Pentru cei care doresc dovada că fizicienii sunt oameni, această dovadă constă în idioțenia diferitelor unități pe care le folosesc pentru a măsura energia.” Caracterul legii fizice (1967) R.P. Feynman.

Arderea unui kilogram de carbon (antracit) produce 3,66 kg CO2, deoarece aceasta adaugă la o moleculă de carbon (greutatea atomică de 12), două molecule de oxigen (2 x 16 = 32) pentru un total de (12+ 32 = 44), adică de 3,66 ori mai greu.

Comparativ cu carbonul, metanul produce mai puțin CO2 pentru aceeași producție de căldură, dar produce în plus vapori de apă din arderea hidrogenului în metan: CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O produce 13, 9 kWh pe kilogram de combustibil.

Gazul natural este în mod normal măsurat în m³ și nu în kg. Gazul natural extras conține produse care sunt recuperate pentru chimie înainte de a fi vândute (butan, propan). Gazul natural vândut persoanelor conține și CO2 și aer și unii poluanți (dintre care unii se vor transforma în acid sulfuric).

Densitatea metanului este doar 0,66, dar gazele naturale comerciale conțin și CO2 (densitatea 2) și aerul (densitatea 1,2) și are o greutate specifică cuprinsă între 0,7 și 0,9. Prin urmare, capacitatea sa de a produce căldură este mai mică decât cea a metanului. Căldura de ardere a unui m³ de gaz natural este de cel puțin 10,8 kWh. CO2 emis de un m³ de metan este de 535 g x 44/12 = 1964 g.

Pe kWhc, (de la 10,8 la 13,9 kWhc/m 3) găsim între 1964 x 13,9 = 272 g/kWh și 1964 x 10,8 = 212 g/kWh. Cifra oficială aleasă este de 251 g/kWh.

Cu o eficiență oficială a generatoarelor de gaz TGV de 55%, găsim emisii de 456 g. CO2-eq/kWhe.

Un m³ de gaz natural este aproximativ egal cu un litru de benzină și cântărește aproximativ un kilogram. Un TGV produce 456 kg de CO2 pentru un MWh electric. Un m 3 de gaz natural produce 12,7 kWhc. 1000 m³ produc 12,7 MWh de calorii sau 7,03 MWh de energie electrică. Acest lucru generează 3,2 tone echivalent CO2. O tonă echivalentă cu CO2 este generată de 312 m³ de gaz natural.