Könnten wir alle Autos komplett mit Windkraft betreiben?

Bildergalerie: Erneuerung des Rasters Eine Gruppe von Windkraftanlagen wird von der untergehenden Sonne in einem Windpark in der Nähe von Montezuma, Kan, umrissen. Siehe Bilder zur Erneuerung des Stromnetzes. AP Foto / Charlie Riedel

Um diese Frage zu beantworten, müssen wir aufhören, Energie als einfaches Gut zu betrachten - etwas, das produziert und konsumiert werden muss. Denken Sie stattdessen an menschliches Verhalten, Fahrmuster und Gewohnheiten sowie an die Launen von Wind und Wetter. Überlegen Sie sich dann, wie sich all diese Faktoren vermischen und die tatsächlich durch Wind erzeugte Leistung ausgleichen und wann und wie diese von den Fahrern genutzt wird.

Wenn Sie darüber nachgedacht haben, lautet die Antwort, zu der Sie wahrscheinlich gekommen sind, "Nein". Und Sie hätten Recht - zumindest bis zu einem gewissen Grad. Die vollständige Antwort liegt, wie gesagt, in vielen Variablen. Wie Sie sehen werden, ist es möglich (aber unwahrscheinlich), dass die Antwort eines Tages "Ja" lautet.

Bei Autos, die mit Windkraft betrieben werden, geht es weniger um Angebot und Nachfrage als vielmehr um soziologische und kulturelle Veränderungen in Gewohnheiten und Denken. Von Meilen pro Gallone auf Kilowattstunden pro Meile zu gehen bedeutet mehr als eine Batterie dort abzulegen, wo sich früher der Gastank befand. Es geht darum, Fahrgewohnheiten, Reisegewohnheiten und sogar unser Konzept des Arbeitens und Pendelns zu ändern. Aber wenn (und wenn) diese kulturellen Traditionen geändert werden, würde die Windkraft immer noch knapp. Sicher, es könnte den nötigen Strom erzeugen, aber nur, wenn es genügend Windparks gibt und nur wenn es genügend Möglichkeiten gibt, den Strom zu verteilen - wenn und ob und wenn. Aber der Wind ist trotz moderner Prognosetechniken ein launisches Tier. Wind ist saisonal, Wind ist abhängig von Stürmen und Wind ist variabel und veränderlich - viel mehr als menschliches Verhalten.

Es ist jedoch möglich, dass Wind ein Teil eines Portfolios alternativer Energieressourcen wird, das eines Tages traditionellere Kohle-, Erdgas- und Ölstromwerke ersetzen könnte. Lesen Sie weiter, um herauszufinden, warum Wind eine nationale Flotte von Autos nicht antreiben kann, aber möglicherweise als ein Werkzeug in einem größeren Werkzeugkasten von Energiequellen funktioniert, die darauf warten, die USA zu einem umweltfreundlicheren und sparsameren Land zu machen.

Inhalt

1. Wind ist unvorhersehbar
2. Windkraft allein ist nicht genug
3. Wie wird Wind helfen??

Projektleiter Rusty Hurt öffnet eine Tür am Fuße eines der Windturbinentürme in Montezuma, Kan. Der Windpark enthält 170 der 289 Fuß hohen Türme und kann genug Strom erzeugen, um 40.000 Haushalte mit Strom zu versorgen. AP Foto / Charlie Riedel

Stephen Connors, Professor am Massachusetts Institute of Technology (MIT), hat die Wechselwirkung zwischen alternativer Energie- und Stromerzeugung untersucht, bevor der Begriff der globalen Erwärmung in die gemeinsame Sprache aufgenommen wurde.

Er sagte, wenn man das Potenzial der Windkraft betrachtet, Strom für die Elektrofahrzeugflotte des Landes zu tanken, sollten die Menschen eher die Zeit als die Geographie sehen. Kurz gesagt, anstatt zu sehen, woher der Strom kommen würde, sollte man sich ansehen, wann der Strom benötigt wird.

"Das große Problem bei Elektrofahrzeugen ist, dass die Leute über Nacht aufladen wollen", sagte Connors.

Derzeit wird der größte Teil des Stroms mit Dampfturbinen erzeugt, die mit Gas, Kohle oder Erdöl betrieben werden. Anstatt die Turbinen über Nacht im Leerlauf laufen zu lassen, lassen Unternehmen die Generatoren während der dunklen Stunden laufen, was - selbst bei reduzierter Kapazität - einen enormen Stromüberschuss erzeugt, wenn die Menschen ihn am wenigsten benötigen. Wenn Sie natürlich kein Besitzer eines Elektrofahrzeugs (EV) sind, der über Nacht ans Netz geht, wirkt sich die überschüssige Erzeugung und folglich der niedrigere Preis zu Ihrem Vorteil aus.

Die Windkraft folgt jedoch nicht diesem Muster. Stattdessen hängt die Windenergie weniger von einer vorhersehbaren Uhr als vielmehr von Wettermustern ab - nur etwas vorhersehbar und nicht nach menschlichen Mustern.

"Es gibt ein ziemliches Missverhältnis in den Mustern beim Laden von Elektrofahrzeugen und wenn Windenergie verfügbar wird", sagte Connors.

Connors sagte, die beste Zeit für die Erzeugung von Windenergie sei in den Wintermonaten, in denen der Wind oft am stärksten ist. Innerhalb der größeren saisonalen Muster gibt es auch alltägliche Muster, die in jeder Wetterregion des Landes variieren. Dies sind die Trends, die die unmittelbarere Erzeugung von Windenergie bestimmen. Im Wesentlichen kann Wind den Strombedarf einer EV-Flotte decken, kann jedoch nicht die einzige Quelle sein, die auf den saisonalen und regionalen Mustern basiert, die den zur Energieerzeugung erforderlichen Wind liefern.

"Diese saisonale Komponente entspricht derzeit nicht den Anforderungen", sagte Connors.

Strom erzeugende Windmühlenlinie Interstate 10 in der Nähe von Palm Springs, Kalifornien AP Photo / Michael Caulfield

Die Stromversorgung der Fahrzeugflotte des Landes mit Windkraft berücksichtigt viele Annahmen. In erster Linie wird davon ausgegangen, dass die Flotte elektrisch angetrieben wird. Laut staatlichen und privaten Quellen wäre dies eine Leistung für sich.

Aber selbst wenn dieses Szenario eintrat, das Connors und andere bis mindestens 2050 für unwahrscheinlich halten, sind die Zahlen immer noch entmutigend.

Aktuelle Zahlen gehen davon aus, dass der US-amerikanische Benzinverbrauch für Reisen etwa 1,5 Millionen Liter pro Tag beträgt. Ein Elektroauto mit der heutigen modernen Technologie benötigt ungefähr 40 Kilowattstunden, um die gleiche Entfernung wie ein Auto mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 6,4 Kilometern pro Liter zu erreichen..

Diese Zahlen sind grobe Schätzungen und berücksichtigen nicht das Gelände, die Effizienz des Automobils und eine Vielzahl anderer Faktoren. Sie weisen jedoch auf ein größeres Bild hin, da die Stromerzeuger des Landes etwa 16 Billionen Kilowattstunden Energie pro Tag erzeugen müssten, um ungefähr das gleiche Energieniveau zu erreichen, das durch das im gleichen Zeitraum verbrauchte Benzin erzeugt wird.

Auf einer persönlicheren Skala wird geschätzt, dass ein Auto jedes Jahr ungefähr 1.893 Liter Kraftstoff verbraucht. Bei der gleichen Anzahl von 40 Kilowattstunden pro Gallone würde ein Auto jedes Jahr etwa 20.000 Kilowattstunden Energie benötigen, um konservative 16.093 Kilometer zu pendeln. Im Jahr 2006 schätzte das US-Verkehrsministerium die Zahl der Personenkraftwagen auf rund 251 Millionen. Die Zahlen knacken und die Schlussbilanz ist eine weitere entmutigende Zahl. Aber dann betrug die Gesamtmenge an Strom, die 2007 in den USA aus allen Quellen erzeugt wurde, mehr als 4 Billionen Megawattstunden [Quelle: US Energy Information Administration]. Und eine Megawattstunde entspricht 1.000 Kilowattstunden.

Im Wesentlichen könnte das Land auf Elektrofahrzeuge umsteigen, um die Nachfrage zu befriedigen, aber nicht nur durch Windkraft. Stattdessen wird ein größeres Portfolio an erneuerbaren Energien erforderlich sein, um diese Aufgabe zu erfüllen.

Das Gerichtsgebäude von Atchison County wird in Rock Port, Missouri, von Windkraftanlagen in den Schatten gestellt. Ein Windpark, der aus vier 250 Fuß hohen Turbinen besteht, liefert genug Energie, um die Stadt mit 1.400 Einwohnern zu versorgen. AP Foto / Charlie Riedel

Während es von saisonalen Schwankungen beeinflusst wird, kann Wind eine Quelle für saubere, erneuerbare Energie werden.

Windkraftanlagen gibt es in zwei Hauptformen - vertikal und horizontal. Die horizontale Vielfalt, die wie riesige Propeller aussieht, wird heute am häufigsten in der Werbung gezeigt. Vertikale Turbinen ähneln eher einer modernen Skulptur, fast wie ein riesiger Schneebesen auf einem Feld.

Beide verwenden modifizierte Tragflächenkonstruktionen, um den Wind als Antriebskraft für das Drehen der Turbine zu erfassen. Beim Drehen erzeugen sie Strom. Dieser Strom wird entweder direkt als Ergänzung zu einem größeren System verwendet oder erfasst und gespeichert.

Ein Vorteil des Windes ist, dass das Erzeugungspotential nicht linear ist. Beispielsweise würde bei der linearen Erzeugung eine Umdrehung des Generators eine Kilowattstunde Strom erzeugen. Die Winderzeugung erzeugt jedoch Strom mit einer Leistung von drei. Dies bedeutet, dass die Windmenge, die benötigt wird, um den Generator durch eine Umdrehung zu drehen, tatsächlich drei Kilowattstunden erzeugt.

Obwohl dieser Vorteil besteht, ist die Anzahl der Windparks (oder Turbinenbänke) zu diesem Zeitpunkt relativ gering.

Connors sagt, wie viele andere Energiewissenschaftler, dass Windkraft als Teil eines größeren Pakets erneuerbarer Energiequellen wie Geothermie, Wasser, Sonne und Biomasse verwendet werden würde. Kernkraft wird häufig in die Liste aufgenommen, da es sich um eine kohlenstofffreie Energiequelle handelt.

Dieses Portfolio wird sich wahrscheinlich zusammen mit der wachsenden Anzahl von Elektrofahrzeugen sowie einer wachsenden technologischen Basis entwickeln, einschließlich des vorgeschlagenen "intelligenten" Stromnetzes, das überschüssigen Strom auf der Grundlage von Echtzeit-Bedarfsberechnungen dorthin leitet, wo er am dringendsten benötigt wird.

Aber selbst dann sagte Connors, er habe das Jahr 2050 (zumindest) nach einer rein elektrischen Fahrzeugflotte in einem Moses-Szenario gesucht. EIN Moses-Szenario, Er sagte, dies sei ein idealer Satz von Umständen, unter denen staatliche Vorschriften, Politik und öffentliche Meinung aufeinander abgestimmt seien, um eine reibungslose und nahtlose Reise in ein zukünftig versprochenes Land zu ermöglichen.

"Es kommt nicht oft vor", sagte er. Tatsächlich verwendete er als Beispiel Hybridautos. Der erste im Handel erhältliche Hybrid, der Toyota Prius, kam vor etwa 10 Jahren auf den US-Markt. Erst jetzt, mehr als ein Jahrzehnt später, werden sie allgemein als Autooption erhältlich. Angesichts der Tatsache, dass es zwischen 15 und 20 Jahre dauert, bis die Fahrzeugflotte des Landes ältere Modelle vollständig für neue Modelle freigegeben hat, sowie des Mangels an kommerziell rentablen und akzeptierten Elektroautos, wäre 2050 ein ideales Datum, aber wahrscheinlich nicht eines erreicht.

Im Moment sieht es so aus, als würde der Wind mehr Bäume als Autos bewegen - aber das könnte sich in ferner Zukunft ändern.

Weitere Informationen zu erneuerbaren Energiequellen finden Sie unter den Links auf der nächsten Seite.

Verwandte Artikel

• Wie Wasserkraftwerke funktionieren
• Wie Atomkraft funktioniert
• Wie Stromnetze funktionieren
• Wie Solarzellen funktionieren
• Wie Windkraft funktioniert
• So funktionieren Windturbinenladegeräte
• Wie Geothermie funktioniert
• Wie Elektroautobatterien funktionieren

Weitere großartige Links

• American Wind Energy Association
• US-Energieministerium
• US Energy Information Administration

Quellen

• American Wind Energy Association. (23. Juni 2010) http://www.awea.org/
• Connors, Stephen. Professor am Massachusetts Institute of Technology. Persönliches Interview. Durchführung am 19. November 2009.
• US-Energieministerium. (23. Juni 2010) http://www.energy.gov/
• US Energy Information Administration. (23. Juni 2010) http://www.eia.doe.gov/