Lebecsülték eddig a szélenergiát

Az eddigi vélekedéssel szemben egy helyre zsúfolva több szélturbina nem feltétlenül termel több áramot, mert egy adott területen a szélből csak véges mennyiségű energia nyerhető ki. Jó hír viszont, hogy szél még így is 22,5-ször több tiszta energiát termelhet, mint eddig feltételezték.

A szélturbinák a légáramlás mozgási energiáját alakítják elektromossággá. A berendezések energiatermelése csoportosítással, azaz szélfarmok telepítésével növelhető. Mark Z. Jacobson és Cristina L. Archer, a Stanford Egyetem környezetkutatói az Amerikai Tudományos
Akadémia folyóiratában (PNAS) publikált tanulmányukban 3D modellekkel pontosították az erre vonatkozó korábbi becsléseket.

Megállapították, hogy ha egyre nagyobb területen mind több turbinát telepítenek a beruházók, akkor egy bizonyos számig a szélfarm energiatermelése lineárisan nő. A telítési (a kutatók szóhasználatával szaturációs) szint elérése után viszont a fajlagos érték csökkenni kezd. Ezt az új határértéket szaturációs szélenergia potenciálnak (SWPP) nevezték.

Az SWPP azt jelenti, hogy az újonnan beállított turbinák forognak ugyan, hiszen a telítési érték elérésekor is tapasztalható légmozgás, mivel a turbinák ideális esetben is csak a szélenergia 59,3 százalékát képesek megfogni (ez a Betz-maximum, Albert Betz német fizikus után). Ám hiába képesek energiatermelésre, az általuk kinyert szélenergiával csökken a többi turbina számára elérhető potenciál, vagyis végeredményben romlik az egész szélfarm hatásfoka.

A kutatók meghatározták a fix szélenergia potenciált (FWPP) is, amely az egyre növelt területen állandó számú, azaz lényegében mind inkább ritkuló elrendezésű turbinákból álló farmot feltételez. 2030-ra az energiaszektor elvárásai szerint legalább 5,75 terawatt megújuló energiát kellene szélenergiából kinyerni. A kutatókat éppen az ösztönözte az újszerű modellek kidolgozására, hogy a korábbi számítások túlzottan csekélynek becsülik a hasznosítható szélenergiát.

Sokmillió turbinából jutna mindenkinek?

Eddig összesen 11,25 terawattra becsülték a 200 méter magasságig megcsíphető energiát, ezzel szemben a Stanford kutatói csak a szélturbinamotorok átlagos 100 méteres magasságában ennek 22,5-szeresével, 253 terawattal számolnak. Tíz kilométer magasságban az futóáramlási zónában (jet stream) pedig már 380 terawatt az energiapotenciál, bár a jet stream energiájának kinyerése csak papíron létezik, mert a futóáramlás hét-tizenkét kilométerrel a tengerszint fölött helyezkedik el. A mennyiségeket jól érzékelteti, hogy jelenleg az emberiség 18 terawatt energiát használ fel egy év alatt.

A Stanford kutatói úgy számolják, hogy négymillió darab, száz méter magas, 5 megawatt teljesítményű szélturbina az emberiség energiaigényének felét képes volna szolgáltatni. Főleg, ha a turbinafarmokat nem egymáshoz viszonylag közel, hanem a világ kifejezetten szeles területein pontszerűen telepítik, mert úgy kevesebb generátor is hatékonyabb munkavégzésre lenne képes. (Egy hazai farmon készült riportunkat itt olvashatja: Kicsi az ország egy szélkerék tetejéről.)

Ezzel nem ér egyet dr. Gács Iván, a Műegyetem energetikai gépek és rendszerek tanszékének docense. "Véleményem szerint ez puszta fantazmagória. Nagyjából az összes szárazföld szélfarmmá alakítását tételezi fel" - mondta a BME tanára. "Mi nem azt mondjuk, hogy telepítsünk mindenfelé turbinákat, csupán azt, hogy nincs alapvető akadálya, hogy 2030-ban szélből fedezzük a világ energiaigényének legalább a felét, de akár a többszörösét is" - mondta a tanulmány társszerzője, Mark Z. Jacobson a Phys.org tudományos híroldalnak.

Ami a további kedvező hatásokat illeti, a milliónyi turbina lassíthatja a nagy széláramlásokat és csökkenheti a felszíni víz párolgását, aminek következtében a lassulhat a felhőképződés üteme, és hűvösebbé válhat a földfelszín hőmérséklete. E hatások azonban csak évtizedek alatt jelentkeznek. Rövid távon is érzékelhető következmény ugyanakkor, hogy a szélerőművek miatt mérséklődhet a szél által szállított mikroszkopikus méretű, és ezért az egészségre veszélyes szennyezőanyagok (por, spóra, pollen, baktérium) mennyisége.