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

Tłumaczenie: Ola Królikowska Korekta: Agnieszka Fijałkowska

Every 24 hours, wind generates enough kinetic energy

Dzienna energia kinetyczna generowana przez wiatr wystarcza,

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

żeby uzyskać 35 razy więcej prądu niż potrzebuje ludzkość.

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

W przeciwieństwie do węgla i ropy jest to niewyczerpalne źródło energii.

So how can we harness this incredible amount of energy,

Jak wykorzystać taką ilość energii?

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

Czy energią wiatrową można zasilić cały świat?

The basic principle of wind energy is simple.

Pozyskiwanie energii wiatrowej opiera się na prostej zasadzie.

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

Skrzydła przymocowane do wirnika łapią wiatr

and translate its kinetic energy into rotational energy.

i zmieniają energię kinetyczną w obrotową.

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

Dzięki energii obrotowej tradycyjne młyny mielą pszenicę albo pompują wodę.

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

W nowoczesnych turbinach wiatrowych energia obraca generator produkujący prąd.

This conversion from wind to rotational energy to electricity

Przekształcanie energii wiatrowej w obrotową, a potem w prąd,

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

definiuje turbiny wiatrowe od czasu ich wynalezienia pod koniec XIX wieku.

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

O ilości energii, którą mogą wytworzyć,

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

decydują trzy główne czynniki, czyli wielkość i położenie skrzydeł,

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

ich aerodynamiczny kształt oraz natężenie wiatru obracającego wirnik.

First up, blade orientation.

Najpierw położenie skrzydeł.

Wind turbines can be designed with their rotor

Turbiny wiatrowe mogą mieć wirniki

on a vertical axis or a horizontal axis.

ustawione w osi pionowej albo poziomej.

Vertical blades can pick up wind coming from any direction,

Pionowe skrzydła łapią wiatr ze wszystkich stron,

but with much less efficiency than horizontal axis rotors.

ale są mniej wydajne od wirników w osi poziomej.

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

Poziome konstrukcje pozwalają skrzydłom wyłapać całą siłę wiatru

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

przez śledzenie kierunku wiatru i ustawianie się do niego przodem.

This turning process is called yawing,

Proces naprowadzania to odchylanie.

and older windmills achieved it through manual monitoring.

Starsze wiatraki były do tego celu ustawiane ręcznie.

Today, wind sensors and computer systems automatically adjust the blades

Dziś czujniki wiatru i systemy komputerowe ustawiają skrzydła automatycznie

with expert precision to capture as much energy as possible.

z maksymalną dokładnością, żeby przechwycić jak najwięcej energii.

Outside rotor orientation,

Poza położenieniem wirnika

the blades themselves need to be shaped to maximize efficiency.

do zwiększenia wydajności potrzebny jest właściwy kształt skrzydeł.

While early designs used flat blades,

Choć wczesne skrzydła były płaskie,

modern blades are curved like airplane wings.

nowoczesne są zakrzywione, podobnie jak skrzydła samolotowe.

Wind travels faster over the curved surface,

Wiatr porusza się szybciej po zakrzywionej powierzchni,

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

tworząc obszar niskiego ciśnienia nad skrzydłem, które wypycha je wyżej.

Since the amount of lift depends on the angle

Ponieważ skala zależy od kąta nachylenia,

at which the wind is moving relative to the blade,

w jakim porusza się wiatr w stosunku do skrzydła,

modern blades also incorporate a twist,

nowoczesne skrzydła są tak wykręcone,

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

żeby dostosowały powierzchnię kontaktu skrzydeł z wiatrem.

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

Wykonane z włókna szklanego i żywicy skrzydła są dość mocne,

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

żeby działać w warunkach deszczu, burzy i upału przez ponad 20 lat.

Even with aerodynamic blades and a horizontal rotor,

Ale nawet wyposażone w aerodynamiczne skrzydła i wirnik w osi poziomej

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

turbiny wiatrowe mogą uchwycić wiatr tylko podczas wietrznej pogody.

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

Im wyżej w atmosferze, tym silniejszy wiatr.

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

Współczesne turbiny wiatrowe mają ponad 100 metrów wysokości

with equally large rotor diameters.

i mają odpowiednio duże wirniki.

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

Turbina tej wysokości przechwytuje wystarczającą ilość wiatru,

generating enough electricity every year to power 750 American homes.

żeby zasilić 750 amerykańskich domów.

A wind farm of 200 similarly sized turbines

Farma wiatrowa z 200 turbinami o podobnej wydajności może zasilić

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

ponad 150 tysięcy amerykańskich albo 300 tysięcy europejskich domów.

for an entire year.

I to przez cały rok.

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

Na morskich farmach wiatrowych turbin jest znacznie więcej.

In 2019, the largest wind turbine ever built

W 2019 roku u wybrzeży Holandii

began operating off the coast of the Netherlands.

zaczęła działać największa w historii turbina wiatrowa.

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

Z wirnikiem o średnicy 220 metrów jedna z nich

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

może na rok zapewnić energię 16 tysiącom domów w Europie.

Despite its amazing potential, wind energy still faces challenges.

Jednak mimo obiecującego potencjału energia wiatrowa stawia wiele wyzwań.

Wind may be a free and unlimited fuel,

Wiatr może być darmowym i nieograniczonym paliwem,

but no matter how large or efficient a turbine is

ale bez względu na wielkość i wydajność turbiny

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

istnieje matematyczny limit tego,

ile wiatru można przekształcić w energię elektryczną.

German physicist Albert Betz calculated

Niemiecki fizyk Albert Betz obliczył,

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

że skoro część wiatru trzeba poświęcić na obrót skrzydeł,

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

turbina może przechwycić tylko 59,3% energii wiatru.

Additionally, some people feel turbines disrupt natural scenery,

Poza tym niektórzy sądzą, że turbiny zakłócają naturalny pejzaż,

and wind energy’s intermittent availability

a brak stałej dostępności energii wiatrowej

can make it difficult to integrate into electrical grids.

może utrudnić integrację z sieciami elektrycznymi.

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

Mimo wyzwań nowoczesne turbiny wiatrowe zapewniają energii wiatrowej

the most efficient and inexpensive source of electricity.

status najbardziej wydajnego i niedrogiego źródła energii elektrycznej.

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

Turbiny wiatrowe już zapewniają niezbędną energię ludziom na całym świecie.

And for many farmers, hosting a wind turbine

Dla wielu rolników udostępnienie miejsca turbinie wiatrowej

can be a reliable source of additional income.

może być solidnym źródłem dodatkowego dochodu.

With continued improvements in wind forecasting,

Dzięki ciągłym ulepszeniom w prognozach wiatru,

electrical grid infrastructure and energy storage,

infrastrukturze sieci elektrycznej i magazynowaniu energii,

wind power might blow away all our energy problems.

energia wiatru może kiedyś zdmuchnie wszystkie nasze problemy energetyczne.