How do wind turbines work? - Rebecca J. Barthelmie and Sara C. Pryor

Fordító: Tamás Egyed Lektor: Zsuzsa Viola

Every 24 hours, wind generates enough kinetic energy

A szél minden 24 órában elég mozgási energiát termel ahhoz,

to produce roughly 35 times more electricity than humanity uses each day.

hogy az emberiség napi áramfogyasztásának nagyjából 35-szörösét állítsa elő.

And unlike coal or oil, this resource is totally renewed each day.

A szénnel és olajjal ellentétben ez az energiaforrás minden nap megújul.

So how can we harness this incredible amount of energy,

Hogyan tudnánk hasznosítani ezt a hihetetlen mennyiségű energiát,

and is it possible to create a world powered entirely by wind?

és lehetséges-e egy tisztán szélenergiával fenntartott világ létrehozása?

The basic principle of wind energy is simple.

A szélenergia alapelve egyszerű.

A series of sails or blades mounted around a rotor catch the wind

Rotorra szerelt vitorlák vagy lapátok felfogják a szelet,

and translate its kinetic energy into rotational energy.

és mozgási energiáját forgási energiává alakítják.

Traditional windmills use that rotational energy to grind wheat or pump water.

Hagyományos szélmalmok a forgási energiát használták búzaőrlésre és vízpumpálásra.

But in modern wind turbines, it turns a generator that creates electricity.

A modern szélerőművek esetében a szél egy generátort forgat, ami áramot termel.

This conversion from wind to rotational energy to electricity

A szél forgási energiává, majd elektromossággá való átalakítása

has defined wind turbines since their invention in the late 19th century.

jellemezte a szélturbinákat késő 19. századi feltalálásuk óta.

And there are three primary factors that determine just how much energy

Három elsődleges tényezőtől függ, mennyi energiát állítanak elő:

they can produce: the size and orientation of the blades,

a lapátok mérete és orientációja,

the blade’s aerodynamic design, and the amount of wind turning the rotor.

a lapátok áramvonalas tervezése, és a rotort forgató szél mennyisége.

First up, blade orientation.

Először is a lapátok orientációja.

Wind turbines can be designed with their rotor

A rotor elhelyezése alapján a turbinák lehetnek

on a vertical axis or a horizontal axis.

vertikálisak vagy horizontálisak.

Vertical blades can pick up wind coming from any direction,

A vertikális lapátok képesek bármilyen irányból befogni a szelet,

but with much less efficiency than horizontal axis rotors.

de alacsonyabb hatásfokúak, mint a horizontális rotorú erőművek.

Horizontal designs allow blades to capture the wind’s full force

A horizontális felépítés lehetővé teszi, hogy a szél teljes erejét felhasználja,

by tracking the wind’s direction and turning to face it.

követve a szél irányát, és szembefordulva azzal.

This turning process is called yawing,

Ezt a folyamatot hívjuk oldalirányú forgásnak,

and older windmills achieved it through manual monitoring.

amit a régebbi szélmalmok esetében folyamatos kézi igazítással értek el.

Today, wind sensors and computer systems automatically adjust the blades

Manapság szenzorok és számítógépek igazgatják automatikusan a lapátokat,

with expert precision to capture as much energy as possible.

és tűpontossággal állítják be azokat, hogy a lehető legtöbb energiát fogják fel.

Outside rotor orientation,

A rotor elhelyezkedésén kívül

the blades themselves need to be shaped to maximize efficiency.

magukat a lapátokat is úgy kell alakítani, hogy a hatásfok maximális legyen.

While early designs used flat blades,

Míg korábban lapos lapátokat használtak,

modern blades are curved like airplane wings.

a modern lapátok a repülőgépszárnyakhoz hasonlóan hajlítottak.

Wind travels faster over the curved surface,

A szél gyorsabban halad hajlított felületeken,

creating a low-pressure pocket above the blade that forces it upwards.

a lapát felett alacsony nyomású légzsákot hoz létre, ami felfelé hajtja azt.

Since the amount of lift depends on the angle

Mivel az emelkedés mennyisége

at which the wind is moving relative to the blade,

a szél és a lapát relatív dőlésszögén múlik,

modern blades also incorporate a twist,

a modern lapátokon csavartak egyet,

optimizing how much of the blade can cut into the wind.

és precízen beállították, hogy a lapát mennyire hasítson a szélbe.

Made of fiberglass and resin layers, these blades are strong enough

Mivel a lapátok üvegszálból és gyantarétegekből készülnek,

to operate through rain, lightning, and blistering sunlight for over 20 years.

elég erősek, hogy viharban vagy forró napsütésben több mint 20 évig működjenek.

Even with aerodynamic blades and a horizontal rotor,

Még áramvonalas lapátokkal és horizontális rotorral is

a wind turbine can only capture wind if it's in a windy environment.

csak akkor fog be szelet a szélerőmű, ha szeles környezetben van.

Wind speeds typically increase the higher into the atmosphere you travel.

Ahogy magasabbra megyünk a légkörben, úgy növekszik a szél sebessége.

So today, most turbines are well over 100 meters tall,

Ezért ma a szélerőművek többsége jóval meghaladja a 100 méteres magasságot,

with equally large rotor diameters.

arányosan növekvő rotorátmérővel.

A turbine of this height and size can capture a huge amount of wind,

Egy ilyen méretekkel rendelkező erőmű nagy mennyiségű szelet képes befogni,

generating enough electricity every year to power 750 American homes.

évente elég áramot termelve ahhoz, hogy ellásson 750 amerikai otthont.

A wind farm of 200 similarly sized turbines

Egy szélerőműpark 200 ugyanolyan méretű turbinával

could power over 150,000 American homes— or twice as many European homes—

képes ellátni több mint 150 ezer amerikai, vagy kétszer annyi európai otthont árammal

for an entire year.

egy egész évre.

Offshore wind farms contain an even greater number of even larger turbines.

A part menti szélerőműparkok még ennél is több és nagyobb turbinát tartalmaznak.

In 2019, the largest wind turbine ever built

2019-ben megépítették a világ legnagyobb szélerőművét,

began operating off the coast of the Netherlands.

ami Hollandia partjain lépett működésbe.

With a rotor diameter of 220 meters, just one of these turbines

220 méteres rotorátmérővel egy ilyen erőmű

can meet the annual power needs of 16,000 European households.

képes 16 ezer európai háztartás éves áramszükségletét kielégíteni.

Despite its amazing potential, wind energy still faces challenges.

A szélenergia lenyűgöző lehetőségei ellenére is kihívásokkal kell megküzdjön.

Wind may be a free and unlimited fuel,

A szél, bár ingyenes és kifogyhatatlan,

but no matter how large or efficient a turbine is

nem számít az erőmű mérete és hatékonysága,

there's a mathematical limit to how much wind it can convert into electricity.

mivel egy matematikai határ megszabja, hogy mennyi szelet tud árammá alakítani.

German physicist Albert Betz calculated

Albert Betz német fizikus kiszámolta,

that since some wind must remain to keep the blades spinning,

hogy mivel szél kell ahhoz, hogy a lapátok forgásban maradjanak,

a turbine can only ever capture 59.3% of the wind’s energy.

egy erőmű a szél energiájának csupán 59,3%-át tudja hasznosítani.

Additionally, some people feel turbines disrupt natural scenery,

Emellett néhányan úgy vélik, az erőművek tájképrombolók,

and wind energy’s intermittent availability

és a szél időszakos elérhetősége

can make it difficult to integrate into electrical grids.

megnehezíti elektromos hálózatba építésüket.

But even with these challenges, modern wind turbines have made wind energy

Mindezen kihívások ellenére a modern szélerőművek állítják elő

the most efficient and inexpensive source of electricity.

a leghatékonyabban a legolcsóbb elektromos áramot.

Wind turbines already provide essential energy for communities around the world.

A szélerőművek ma már létfontosságú áramot állítanak elő több közösségnek a világon.

And for many farmers, hosting a wind turbine

Számos földműves, aki helyet biztosít egy erőműnek,

can be a reliable source of additional income.

egy megbízható járulékos bevételi forráshoz juthat.

With continued improvements in wind forecasting,

A folyamatos fejlesztések a szél előrejelzése,

electrical grid infrastructure and energy storage,

az elektromos hálózat és az energiatárolás terén

wind power might blow away all our energy problems.

elfújhatja az összes árammal kapcsolatos problémánkat.