Wir hören auf, Strom als reine Ware zu betrachten. Es geht nicht nur um Produktion und Konsum. Menschliches Verhalten muss berücksichtigt werden. Berücksichtigen Sie Ihren Fahrstil. Überlegen Sie, wie es geht. Betrachten Sie als Nächstes die Launen von Wind und Wetter.
Stellen Sie sich nun vor, Sie würden all dies miteinander vermischen. Wie ist die Bilanz? Wann produziert Windkraft eigentlich Strom? Wann brauchen Autofahrer es wirklich?
Wenn Sie sorgfältig darüber nachdenken, könnten Sie zu dem Schluss kommen, dass nein.
Du hast Recht. Zumindest teilweise. Die perfekte Antwort liegt unter vielen Variablen. Es ist möglich, aber unwahrscheinlich, dass die Antwort eines Tages „Ja“ lautet.
Probleme des Kulturwandels
Das Problem der Windkraftanlagen ist kein Problem mehr von Angebot und Nachfrage. Vielmehr geht es um gesellschaftliche und kulturelle Veränderungen von Gewohnheiten und Denkweisen.
Die Umstellung von Meilen pro Gallone auf Kilowattstunden pro Meile ist mehr als nur der Einbau einer Batterie anstelle eines Kraftstofftanks. Es geht darum, Ihre Fahrgewohnheiten zu ändern. Dies hängt mit den Reisegewohnheiten zusammen. Sogar die Art und Weise, wie wir über Arbeit und Pendeln denken, verändert sich.
Aber selbst wenn sich diese kulturellen Traditionen ändern, wird es immer noch einen Mangel an Windkraft geben.
Selbstverständlich können Sie auch den Strom erzeugen, den Sie benötigen. Aber nur, wenn es genügend Windparks gibt. Nur wenn es genügend Möglichkeiten gäbe, die Macht zu verteilen. Was wäre, wenn, was wäre, wenn, was wäre, wenn.
Der Wind ist ein launisches Wesen. Trotz moderner Prognosetechniken ist es saisonabhängig. Kommt auf den Sturm an. Es verändert und verändert sich. Viel mehr als menschliches Verhalten.
Portfolio, kein Allheilmittel
Windkraft für Autos könnte Teil des Mixes alternativer Energiequellen werden. Diese Kombination könnte eines Tages traditionelle Kohle-, Erdgas- und Ölkraftwerke ersetzen.
Erfahren Sie, warum Windenergie nicht die Autoflotte des Landes antreibt. Aber es kann als ein Werkzeug in einem größeren Energie-Werkzeugkasten dienen. Dieser Werkzeugkasten wartet darauf, die Vereinigten Staaten zu einem umweltfreundlicheren und energieeffizienteren Land zu machen.
Der Wind ist unvorhersehbar
Lange bevor der Begriff „globale Erwärmung“ zu einem alltäglichen Begriff wurde, verfolgte Stephen Connors, Professor am Massachusetts Institute of Technology, die Schnittstelle zwischen alternativer Energie und konventioneller Stromerzeugung. Seine Schlussfolgerungen zur Nutzung von Elektroautos im Land sind gemischt. Das hat nichts mit Geographie zu tun. Es ist an der Zeit.
Die Menschen machen sich Sorgen darüber, woher die Elektronen kommen. Sie sollten fragen, wann das Auto sie braucht.
„Eines der großen Probleme bei Elektroautos ist, dass die Leute sie nachts aufladen wollen“, sagte Connors. Diese Praxis passt perfekt zu den Merkmalen der traditionellen Netzwerkinfrastruktur. Der größte Teil des Stroms in den Vereinigten Staaten stammt immer noch von Dampfturbinen, die Erdgas, Kohle und Öl verbrennen. Diese Pflanzen mögen es nicht, untätig zu bleiben. Das ist wirkungslos. Also drehten sie die ganze Nacht weiter. Dadurch entsteht ein riesiger Überschuss an billigem Strom, wenn die Nachfrage am geringsten ist. Es sei denn, Sie besitzen ein Elektroauto und laden um 2 Uhr morgens auf. Dann ist dieser Überschuss Ihr Rabatt.
Bei der Windenergie sind Ihr Zeitplan oder die Uhr in Ihrem Land egal. Es kümmert sich um Wettermuster. Diese sind nur bedingt vorhersehbar. Und sie entsprechen selten dem menschlichen Verhalten.
„Es besteht ein großes Missverhältnis zwischen der Art und Weise, wie Elektroautos aufgeladen werden, und der Verfügbarkeit von Windenergie“, sagte Connors.
Die Jahreszeiten passen nicht zusammen
Es gibt nicht immer Wind. Das ist zyklisch. Die stärksten Winde wehen in den Wintermonaten. Aber unsere Ladegewohnheiten ändern sich nicht mit den Jahreszeiten. Wir schließen uns im Juli genauso an wie im Januar.
Es gibt tägliche Schwankungen dieser saisonalen Trends. Diese variieren je nach Region. Der Spitzenwind in einem Staat könnte in einem anderen Staat eine Flaute bedeuten. Diese direkten Trends bestimmen die tatsächlich erzeugte Energiemenge. Wind kann das Netzwerk ergänzen. Wir können nicht der einzige Anbieter von Elektrofahrzeugen im ganzen Land sein.
„Diese saisonale Komponente entspricht derzeit nicht den Bedürfnissen“, sagte Connors.
Kann Windkraft allein Elektroautos ernähren?
Wenn man sich die Daten ansieht, lautet die Antwort: Nein. Die US-amerikanische Stromnetzinfrastruktur ist auf Grundlaststrom bzw. stabile und vorhersehbare Energie ausgelegt. Der Wind weht sporadisch. Die Energiespeichertechnologie befindet sich noch in der Entwicklung, aber die enormen Energiemengen, die zum Aufladen von Millionen Autos nachts bei ruhigem Wind benötigt werden, führen zu Engpässen.
Stromnetze brauchen mehr als nur Wind. Es braucht eine Mischung. Peak-Erdgaskraftwerke können ihre Stromproduktion steigern, wenn der Wind aufhört. Wasserkraft könnte diese Lücke schließen. Obwohl Solarenergie tagsüber nützlich ist, löst sie nicht das Problem des Aufladens in der Nacht.
Connors‘ Standpunkt ist einfach. Wir versuchen, einen quadratischen Stift (saisonal, je nach Wetterlage) in ein rundes Loch einzubauen (rund um die Uhr, Nachtaufladung erforderlich).
Woher kommt die Energie?
Der Ort ist weniger wichtig als der Zeitpunkt. Windparks in Texas könnten im März überschüssigen Strom erzeugen. Wenn diese Energie jedoch nicht gespeichert oder transportiert werden kann, wann und wo sie benötigt wird, wird sie verschwendet. Das Netzwerk ist ein Balanceakt. Derzeit ist das Gleichgewicht zu sehr auf traditionelle Quellen ausgerichtet, die rund um die Uhr in Betrieb sind.
Wind ist Teil der Lösung. Es ist nicht die ganze Lösung.
Wie viel Wind brauchen wir eigentlich?
Der vollständige Ersatz der traditionellen Stromproduktion erfordert Speicherlösungen, die es in großem Maßstab noch nicht gibt. Batterien werden besser. Es gibt Pumpspeicherkraftwerke, diese sind jedoch räumlich begrenzt. Mangels großer Speicherkapazitäten ist Windkraft immer noch eine ergänzende Energiequelle.
Das Ungleichgewicht zwischen Stromproduktion und -verbrauch ist ein zentrales Problem. Elektroautos werden nachts aufgeladen. Im Winter weht der Wind oft am stärksten. Die Sommertage sind ruhig. Das Gitter
Warum kann der Wind allein Amerika nicht bewegen?
Die Umstellung der Flotte des Landes auf saubere Windenergie ist eher eine hypothetische theoretische Übung als ein logistischer Plan. Die erste Hürde? Die gesamte Flotte müsste elektrisch sein. Selbst Branchenführer wie Connors bezweifeln, dass dieser Wandel bis 2050 vollständig umgesetzt sein wird.
Aber nehmen wir an, dass es passiert. Die Zahlen lügen nicht.
Aktuelle Daten zeigen, dass Amerikaner auf ihren täglichen Fahrten 400 Millionen Gallonen Benzin verbrauchen. Um diese Reichweite zu erreichen, benötigen moderne Elektrofahrzeuge etwa 40 Kilowattstunden (kWh) Energie. Dies basiert auf einem konservativen Durchschnitt von 15 Meilen pro Gallone. Gelände, Aerodynamik und Gewicht bleiben unberücksichtigt. Das Ausmaß des Problems ist immer noch klar.
Um den Benzinbedarf eines Tages zu ersetzen, müssten die Produzenten 16 Billionen Kilowattstunden Strom pro Tag produzieren. Das ist eine astronomische Zahl.
Schauen Sie es sich pro Fahrer an. Fahrzeuge verbrauchen etwa 500 Gallonen pro Jahr. Bei 40 kWh pro Gallone entspricht dies 20.000 kWh pro Jahr. Dies deckt 10.000 Meilen Pendler ab. Im Jahr 2006 gab es auf den Straßen der USA 251 Millionen Personenkraftwagen. Rechnet man das zusammen, ergibt sich eine unglaubliche Gesamtnachfrage.
Im Jahr 2007 überstieg die gesamte Stromproduktion in den Vereinigten Staaten jedoch 4 Billionen Megawattstunden. Eine Megawattstunde entspricht 1000 Kilowattstunden, das Gesamtangebot ist also groß. Aber es geht nicht nur um den Wind. Nicht alles ist erneuerbar.
Die Schlussfolgerung ist unvermeidlich. Windkraftanlagen allein können die Elektrofahrzeuge des Landes nicht mit Strom versorgen. Um diese Lücke zu schließen, muss das Stromnetz erneuerbare Energien umfassen.
Wo Wind in den Energiemix passt
Wenn der Wind dies nicht alleine tun kann, was macht er dann eigentlich? Dies funktioniert als Ergänzung zur Grundlast und nicht als Insellösung.
Windparks funktionieren am besten in Gebieten mit stabiler, schneller Luftströmung. Der Mittlere Westen und Texas sind die besten Orte. Aber der Wind weht sporadisch. Wenn der Wind aufhört, stoppt auch der Ladevorgang des Autos.
Deshalb sind Netzspeicher und erneuerbare Hybridsysteme wichtig. Windenergie muss im Gleichgewicht mit Solar-, Wasser- oder Geothermieenergie stehen. Ohne diese Diversität wird das Stromnetz bei ruhigem Wind instabil.
Die Elektroauto-Technologie entwickelt sich ständig weiter. Die Batteriedichte nimmt weiter zu. Die Ladeinfrastruktur wird ausgebaut. Allerdings ist die Stromquelle wichtig. Wenn man sich allein auf Windkraft verlässt, wird die Realität einer konsistenten Energieproduktion außer Acht gelassen.
Die nachhaltige Zukunft der Automobilindustrie lässt sich nicht mit Wundermitteln erreichen. Es entsteht aus einem komplexen und vernetzten Energienetzwerk. Wind ist ein wichtiger Faden in diesem Netz. Es ist nicht der ganze Wandteppich.
Saisonale Veränderungen sind wichtig. Allerdings ist Wind immer noch eine saubere erneuerbare Energiequelle, und es besteht keine Notwendigkeit, auf Genehmigungen zu warten.
Es gibt zwei Haupttypen von Turbinen. Die horizontale Achse sieht aus wie ein riesiger Propeller. Sie dominieren die Anzeigen. Turbinen mit vertikaler Achse sind anders. Sie ähneln modernen Skulpturen. Oder ein riesiger Schneebesen, der auf einem Feld feststeckt.
Beide Modelle verwenden modifizierte Tragflächen. Der Wind wehte ihnen entgegen. Es wird zur treibenden Kraft. Die Turbine dreht sich. Produziert Strom.
Dieser Strom kann entweder das größere Stromnetz ergänzen oder erfasst und gespeichert werden.
Diese Mathematik hat einen seltsamen Vorteil. Es ist nicht linear. Bei einer linearen Stromerzeugung erzeugt eine Umdrehung des Generators eine Kilowattstunde. Aber Windkraft kann die dritte Potenz erreichen. Bei ausreichender Windkraft kann er in einer Umdrehung 3 Kilowattstunden Strom produzieren. Es ist eine kubische Beziehung. Mehr Geschwindigkeit, exponentiell mehr Leistung.
Trotz dieser physikalischen Vorteile reichen Windparks immer noch nicht aus. Die Zahl der Banken ist noch relativ gering.
Stephen Connors, Energieforscher am MIT, glaubt, dass Windkraft nur ein weiterer Teil des Puzzles ist. Er geht nicht davon aus, dass er schwere Hebevorgänge alleine bewältigen kann. Dieser Plan beinhaltet ein viel größeres Paket. Geothermie. Wasserkraft. Solar. Biomasse.
Auch die Kernenergie wird dieser Liste häufig hinzugefügt. Kohlenstofffrei. Passt zum Profil.
Diese Energiekombination muss sich mit anderen entwickeln. Elektroauto. Und die Technologie, die es unterstützt. Besonders „intelligente“ Netze. Dieses Netz leitet überschüssigen Strom um. Erhalten Sie Strom dort, wo Sie ihn am meisten brauchen. Bedarfsberechnungen in Echtzeit steuern diese Veränderungen.
Doch wann werden die Autos wirklich aufholen?
Connors blickt auf das Jahr 2050. Zumindest stimmt das. Das ist seine Bezeichnung für eine ideale Welt. Dies ist seine Definition einer idealen Welt. Die Vorschriften der Regierung sind einheitlich. Die Politik funktioniert. Gleichzeitig ändert sich die öffentliche Meinung. Die Reise ins gelobte Land verlief reibungslos.
„Das passiert selten“, sagte er.
Hybride sind eine gute Fallstudie. Der Toyota Prius kam vor etwa 10 Jahren auf den US-Markt. Dies ist die erste kommerziell realisierbare Option. Jetzt, mehr als zehn Jahre später, werden sie zu einer gängigen Autooption.
Die Autoflotte dreht sich langsam um. Es wird 15 bis 20 Jahre dauern, bis China vollständig auf die Verwendung alter Modelle verzichtet. Ersetzen Sie es durch ein neues. Elektrofahrzeuge sind noch nicht kommerziell nutzbar oder vollständig akzeptiert.
2050 ist das ideale Datum. Nicht wahrscheinlich.
Im Moment wird der Wind mehr Bäume als Autos bewegen. Aber das könnte sich ändern. In ferner Zukunft.
Weitere Informationen zu erneuerbaren Energien finden Sie über die Links auf der nächsten Seite.
Detaillierte Informationen
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Weitere tolle Links
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American Wind Energy Association
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US-Energieministerium
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US Energy Information Administration
Quellen
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American Wind Energy Association. (23. Juni 2010)http://www.awea.org/
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Connors, Stephen. Professor am MIT. Persönliches Interview. Durchgeführt am 19. November 2009.
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US-Energieministerium. (23. Juni 2010)http://www.energy.gov/
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US Energy Information Administration. (23. Juni 2010)http://www.eia.doe.gov/
