Por que as turbinas eólicas não estão instaladas em grandes quantidades?

A geração de energia eólica, como uma forma de energia limpa e renovável, recebeu ampla atenção em todo o mundo. No entanto, apesar de suas muitas vantagens, as turbinas eólicas não foram amplamente instaladas. Esse fenômeno envolve vários motivos, como restrições de seleção e instalação do local, altos custos e desafios de manutenção, dificuldades técnicas no acesso à rede, fatores ambientais e de segurança, instabilidade da velocidade do vento e desafios de construção de infraestrutura.
1 、 Seleção de locais e restrições de instalação
A instalação de turbinas eólicas possui requisitos geográficos estritos. O local ideal de instalação deve ser escolhido em áreas sem arranha-céus, montanhas e colinas baixas e planícies ou mares abertos são as melhores opções. Isso ocorre porque as turbinas eólicas requerem recursos de vento suficientes e estáveis para garantir a eficiência da geração de energia. No entanto, esses locais geográficos não estão prontamente disponíveis, limitando sua faixa de instalação.
No processo de seleção do local, muitos fatores precisam ser considerados. A altura da torre, a distância entre a bateria, os requisitos de planejamento local e os obstáculos como edifícios e árvores podem afetar a operação normal das turbinas eólicas. Por exemplo, se houver obstáculos dentro da faixa de trabalho de uma turbina eólica, ele interferirá no fluxo normal do fluxo de ar, fazendo com que a turbina eólica não consiga capturar totalmente a energia do vento, reduzindo assim a eficiência da geração de energia. Em algumas áreas circundantes das cidades, devido à densidade dos edifícios, é difícil encontrar locais de instalação adequados, o que limita muito a instalação em larga escala de turbinas eólicas.
2 、 Desafios de alto custo e manutenção
A manutenção e a revisão do equipamento de geração de energia eólica é uma tarefa de longo prazo e complexa que requer uma quantidade significativa de mão de obra, recursos materiais e recursos financeiros. As turbinas eólicas são compostas de numerosos componentes de precisão, como turbinas eólicas, geradores, torres, etc. Esses componentes podem mau funcionar devido ao desgaste, fadiga e outras razões durante a operação de longo prazo. Manutenção regular e revisão são essenciais, incluindo inspeção e reparo de lâminas, lubrificação e substituição de caixas de câmbio, inspeção de sistemas elétricos etc. Cada tarefa requer pessoal técnico profissional e suporte de equipamento correspondente, o que é caro.
A construção de elevação e infraestrutura de grandes equipamentos também são fatores importantes que contribuem para o aumento dos custos. Tomando o projeto de energia eólica de 280 MW no condado de Caiyuyutai, província de Shandong, desenvolvido e construído pela oitava Corporação da Divisão de Engenharia da China Construction como exemplo, a primeira turbina eólica foi içada usando equipamentos avançados de elevação doméstica. Antes da construção, os especialistas foram organizados várias vezes para discutir os planos de instalação e desmantelamento para equipamentos grandes, bem como os planos de elevação para turbinas eólicas. Isso ocorre porque os componentes das turbinas eólicas são volumosas e pesadas, com compartimentos do motor pesando mais de 200 toneladas e comprimentos de lâmina superiores a 70 metros. O processo de elevação é complexo e de alto risco, exigindo equipamentos de elevação profissional e operadores qualificados, o que, sem dúvida, aumenta os custos de instalação. Ao mesmo tempo, o período de construção da infraestrutura é longo e o ambiente de construção é complexo. Se a construção da fundação for realizada sobre fundações fracas e estratos complexos, são necessárias técnicas especiais de tratamento de fundação, o que aumenta ainda mais o custo de construção e o custo do tempo.
3 、 Dificuldades na tecnologia de acesso à grade
Existem diferenças nos requisitos técnicos para o acesso à rede em diferentes regiões, o que coloca muitos desafios para o acesso à rede da geração de energia eólica. A capacidade da grade de energia é um fator -chave. Se a capacidade da rede elétrica local for limitada e a geração de potência dos parques eólicos for grande, pode levar à incapacidade da rede de energia de absorver o excesso de eletricidade, resultando em desperdício de energia. Por exemplo, em algumas áreas remotas, a infraestrutura da rede elétrica é fraca, a capacidade da grade de energia é pequena e é difícil atender à demanda por acesso à geração de energia eólica em larga escala.
Os requisitos dos regulamentos da rede de energia também devem ser considerados. Regiões diferentes têm diferentes requisitos regulatórios para qualidade de energia, frequência, tensão e outros aspectos. As usinas eólicas precisam atender a esses requisitos para se conectar suavemente à grade. Isso exige que o equipamento de geração de energia eólica tenha recursos de regulamentação e controle correspondentes, o que aumenta a complexidade técnica e o custo do equipamento. Além disso, o acesso à grade também precisa abordar questões como despacho de energia e configuração de proteção para garantir a operação estável da geração de energia eólica e da grade. Esses desafios técnicos limitam a instalação em larga escala de turbinas eólicas.
4 、 Fatores ambientais e de segurança
As colisões de aves voadoras são uma questão ambiental potencial enfrentada pela geração de energia eólica. A configuração de grandes equipamentos de geração de energia eólica em rotas de migração de aves pode facilmente causar colisões entre pássaros e lâminas de turbinas. Os pássaros podem não ser capazes de evitar lâminas que giram rapidamente em tempo hábil durante o voo, resultando em lesões ou morte. Isso não afeta apenas as populações de aves, mas também pode levantar preocupações públicas sobre a simpatia ambiental da geração de energia eólica. Por exemplo, a construção de parques eólicos em importantes rotas de migração de aves pode interromper a migração normal de aves e afetar o equilíbrio ecológico.
O ruído gerado pelas turbinas eólicas também é um problema que não pode ser ignorado. Durante a operação de turbinas eólicas, o ruído é gerado por rotação da lâmina, transmissão mecânica, etc., que pode ter um impacto no ambiente circundante e na saúde humana. A exposição a longo prazo a ambientes de ruído de alta intensidade pode levar a problemas como perda auditiva e baixa qualidade do sono para os moradores, afetando suas vidas normais. Portanto, ao selecionar um local para uma usina eólica, é necessário considerar completamente o impacto do ruído nos moradores vizinhos e tomar medidas correspondentes de redução de ruído, o que também aumenta o custo de construção e a dificuldade da geração de energia eólica.
5 、 Instabilidade da velocidade do vento
A velocidade do vento é o fator mais importante que afeta a geração de energia eólica. O princípio de trabalho das turbinas eólicas determina que sua geração de energia está intimamente relacionada à velocidade do vento. Normalmente, a geração de energia eólica é mais alta quando a velocidade do vento está entre 4 metros por segundo e 25 metros por segundo. Quando a velocidade do vento está abaixo de 4 metros por segundo, a turbina eólica não pode começar; Quando a velocidade do vento exceder 25 metros por segundo, a turbina eólica será desligada automaticamente para evitar danos. Isso ocorre porque quando a velocidade do vento é muito lenta, o impulsor não pode girar para a velocidade ideal e não pode gerar energia elétrica suficiente; Quando a velocidade do vento é muito rápida, ventos fortes podem causar danos à estrutura da turbina eólica.
A estabilidade da velocidade do vento também pode ter um impacto na geração de energia eólica. Se a velocidade do vento for instável, fará com que a velocidade da turbina eólica seja instável, afetando assim a geração de energia. Por exemplo, em algumas áreas, a velocidade do vento muda com frequência, às vezes com a brisa suave escovando o rosto e, às vezes, com ventos fortes, o que dificulta as turbinas eólicas para manter um estado estável de geração de energia e reduz a eficiência da geração de energia. Portanto, as usinas de energia eólica geralmente escolhem o local e a direção da instalação das turbinas eólicas com base nas condições locais de velocidade do vento para maximizar os benefícios da geração de energia eólica. No entanto, mesmo assim, a instabilidade da velocidade do vento ainda é um fator importante que restringe a instalação em larga escala das turbinas eólicas.
6 、 Desafios de infraestrutura
As turbinas eólicas precisam ser instaladas em áreas com uma altura de 12 metros ou mais, geralmente exigindo o estabelecimento de fundações de concreto armado. Esse requisito aumenta a dificuldade e o custo da construção de infraestrutura. Tomando o projeto de energia eólica de 200 MW em Quguogam, distrito de Sini, realizado pelo 14º Bureau de Hidrelétrica, como exemplo, a primeira turbina eólica está localizada a uma altitude de 4700 metros. A unidade consiste em cinco seções da torre de aço, com um diâmetro máximo de 5,1 metros na seção inferior. O gerador pesa 110 toneladas, com uma altura central do cubo de 118 metros e um diâmetro do impulsor de 195 metros. A construção de infraestrutura em áreas de alta altitude enfrenta muitas dificuldades, como clima complexo e variável, ventos fortes o ano todo e condições de construção severas.
Técnicas especiais de tratamento de fundação são necessárias para a construção de fundamentos sobre fundações fracas e formações geológicas complexas. Por exemplo, pode ser necessário realizar a construção de fundação da pilha, reforço da fundação etc. para garantir a estabilidade e a capacidade de rolamento da fundação. Essas técnicas especiais de tratamento de fundação não apenas aumentam a dificuldade de construção, mas também aumentam os custos de construção. Além disso, o longo período de construção de infraestrutura requer uma grande quantidade de mão de obra e recursos materiais, o que limita ainda mais a instalação em larga escala de turbinas eólicas.
Em resumo, devido a vários motivos, como restrições de seleção e instalação do local, altos custos e desafios de manutenção, dificuldades técnicas no acesso à rede, fatores ambientais e de segurança, velocidade instável do vento e desafios de infraestrutura, as turbinas eólicas não foram instaladas em grandes quantidades. No entanto, com o avanço contínuo da tecnologia e o aumento do apoio das políticas, essas questões podem ser gradualmente resolvidas no futuro. Por exemplo, o desenvolvimento de equipamentos de geração de energia eólica mais eficiente, melhorando a tecnologia de acesso à grade e o fortalecimento das medidas de proteção ambiental, todos esperam promover a aplicação mais ampla da geração de energia eólica e permitir que ele desempenhe um papel maior no setor de energia.