Wiatr jest jednym z najbardziej zrównoważonych zasobów naturalnych na Ziemi, jeśli chodzi o wytwarzanie energii elektrycznej. Wszystko, co musisz zrobić, aby go wykorzystać, to skonstruować turbinę wiatrową, która zamienia ruch powietrza w energię kinetyczną.
Jednak przechwytywanie wiatru na dużą skalę wymaga farmy wiatrowej - zbioru specjalnie zaprojektowanych turbin wiatrowych rozmieszczonych w poprzek krajobrazu lub oceanu, gdzie wiatry są stabilne i silne.
Turbiny wiatrowe mają wiele ostrzy, które są ustawione wysoko na wieżach, które obracają się na wietrze i pobierają energię.
Eksperci branżowi twierdzą, że Stany Zjednoczone dysponują wystarczającymi zasobami energii wiatrowej, aby skutecznie podwajać obecną moc elektrowni wiatrowych i że przynosi to wiele korzyści dla środowiska. W samej tylko Ameryce energia wiatrowa zapobiega uwalnianiu około 62 milionów ton gazów cieplarnianych i oszczędza 20 miliardów litrów wody rocznie.
Potencjalne przeszkody w budowie farm wiatrowych obejmują publiczne kontrowersje związane z rozmieszczeniem turbin wiatrowych, pozwolenie na wyzwania, problemy finansowe i kwestie techniczne, takie jak potrzeba infrastruktury do przesyłania energii do sieci elektrycznej obsługującej klientów. Jeśli jednak chcesz zbudować własną farmę wiatrową, nie jest to zbyt trudne.
Pierwsze kroki: Planowanie farmy wiatrowej
Budowa farmy wiatrowej to duży projekt, który wymaga zespołów specjalistów zajmujących się wieloma aspektami projektu, od koncepcji po planowanie i wdrażanie.
Od wyboru właściwej lokalizacji i oceny ryzyka dla dzikich zwierząt do uzyskania odpowiednich pozwoleń i wdrożenia i przetestowania samych turbin, wiele planowania idzie za budowanie tego specjalnego typu generatora energii.
Najpierw upewnij się, że wybierasz lokalizację, w której jest wystarczająco dużo zasobów wiatrowych.
Najlepsze miejsca dla komercyjnych farm wiatrowych mają prędkość wiatru 13 mil na godzinę (6 metrów / sekundę) lub więcej, zgodnie z danymi Amerykańskiego Stowarzyszenia Energetyki Wiatrowej. Zbyt duży wiatr może obciąć sprzęt i sprawić, że projekt będzie droższy.
Specjalne mapy prędkości wiatru mogą pomóc w zidentyfikowaniu regionu z odpowiednimi zasobami wiatru. Na przykład amerykański Departament Energii oferuje poręczną mapę wiatru, ale można również użyć narzędzia zwanego anemometrem do pomiaru energii wiatru w konkretnym miejscu. Niektóre państwa oferują nawet programy pożyczkowe dla anemometrów. Twój inżynier może użyć specjalistycznych usług i oprogramowania, takich jak windNavigator i GHWindFarmer, do analizy topografii, warunków pogodowych i aerodynamiki w celu optymalizacji lokalizacji.
Ponadto należy wziąć pod uwagę szczególne obawy dotyczące docelowej lokalizacji, takie jak dostęp do drogi, potencjalny wpływ hałasu, migotanie cieni przez ostrza i problemy kulturowe.
Ocena ryzyka, kosztów gospodarstwa i finansowania
Łopaty wirujące na turbinach wiatrowych mogą zabijać zagrożone ptaki, nietoperze, ptaki drapieżne i ptactwo wodne, dlatego najlepiej jest ustawiać turbiny z dala od ruchliwych korytarzy przyrodniczych i corocznych ścieżek migracyjnych. Amerykański Komitet Doradczy ds. Wytycznych Turbin Wiatrowych USA zaleca podejście wielopoziomowe obejmujące wstępną ocenę, charakterystykę terenu i badania terenowe w celu przewidywania i oceny gatunków i siedlisk uszkodzonych przez farmę wiatrową.
Jako twórca witryny musisz ściśle współpracować z odpowiednią agencją rządową (lub organem wydającym zezwolenie) w celu ograniczenia i zmniejszenia liczby zgonów zwierząt w związku z farmą wiatrową; w niektórych przypadkach możesz mieć pozwolenie na budowę farmy wiatrowej, jeśli zmienisz jej działanie, aby była bardziej przyjazna dla środowiska. Na przykład, możesz być zmuszony do tymczasowego zatrzymania turbin w okresie migracji iw okresach słabego wiatru, kiedy nietoperze są najbardziej aktywne, a moc jest minimalna.
Zastanów się, ile energii chcesz wyprodukować i ile może wyprodukować strona oraz ile pieniędzy możesz wydać. Sam zakup turbin wiatrowych może przywrócić średnio 1,37 miliona USD za megawat mocy.
Generalnie rzecz biorąc, taniej jest dla sektora energetycznego budować elektrownie wiatrowe niż dla prywatnych inwestorów, ponieważ przedsiębiorstwa użyteczności publicznej mogą korzystać z korzystnych struktur finansowania, które obniżają koszty o około 30 procent, czyli o około 1,4 centa za kilowatogodzinę, wynika z raportu finansowanego przez USA. Departament Energii.
Rządowe programy stymulacyjne również ułatwiają rozwój farmy wiatrowej. Ulga podatkowa na produkcję (PTC) zapewnia obecnie ulgę podatkową w wysokości 2,3 centów za kilowatogodzinę w ciągu pierwszej dekady funkcjonowania. Jeśli rozpoczniesz budowę swojego zakładu energii odnawialnej przed 2020 rokiem, możesz podjąć nieodwołalne wybory, aby ubiegać się o ulgę inwestycyjną (ITC).
Aby wyliczyć uśredniony koszt sfinansowania projektu wiatrowego, podłącz swoje szczegółowe informacje do interaktywnych narzędzi BITES (budynki, przemysł, transport i elektryczność) dostarczonych przez krajowe laboratorium energii odnawialnej. Możesz również przeglądać bazę danych państwowych i federalnych zachęt dla energii odnawialnej.
Upewnij się, że Twoja Farma spełnia prawne wymagania
Producenci energii elektrycznej podlegają prawom federalnym, takim jak ustawa o polityce publicznej użyteczności publicznej z 1978 r. (PURPA), ustawie o polityce energetycznej z 2005 r. (EPACT 2005) oraz ustawie o niezależności i bezpieczeństwie energetycznym z 2007 r. (EISA 2007). Ponadto, poszczególne państwa mają różne interpretacje, w jaki sposób obowiązują te prawa federalne, i mają różne mandaty do promowania energii odnawialnej poprzez prawodawstwo RPS (Odnawialne standardy portfela).
Prawnik lub konsultant specjalizujący się w rozwoju energii odnawialnej może pomóc ci w poruszaniu się po prawach regulujących twój projekt. Będziesz także potrzebować różnych pozwoleń na budowę i środowiskowych od agencji rządowych.
Jeśli twoja farma wiatrowa zasiądzie na nieruchomości rządowej lub ma federalnego partnera agencji, pozwolenie może być uzależnione od formalnego procesu oceny oddziaływania na środowisko. Na przykład farmy wiatrowe umieszczone na nieruchomościach zarządzanych przez Amerykańskie Biuro Gospodarki Gruntami podlegają pewnym wytycznym mającym na celu ochronę gatunków chronionych federacją i innych zasobów naturalnych.
Zidentyfikuj projekt wyposażenia i farmy wiatrowej
Nowoczesne turbiny wiatrowe są bardziej eleganckie i większe niż staromodne wiatraki, z ogromnymi ostrzami i wieżami tak wysokimi jak wysokie budynki. Dokładne umieszczenie tych turbin w farmie wiatrowej wpływa na jej całkowitą produkcję energii.
Zasadą jest, że im większa turbina wiatrowa, tym większa jest jej moc generacyjna. Najczęściej instalowana turbina wiatrowa ma moc znamionową 1,5 megawata i może zasilać 500 domów, ale nowsze modele działają jeszcze bardziej. Strona internetowa General Electric podaje rozmiary do 3,4 megawatów na potrzeby lądowe i do 6 megawatów na morzu. Inni wiodący producenci turbin wiatrowych to Vestas, Goldwind, Enercon, Siemens, Sulzon, Gamesa, United Power, Ming Yang i Nordex.
Duże i ciężkie turbiny wiatrowe wymagają większych fundamentów i kosztują więcej instalacji. Morskie turbiny wiatrowe muszą być zaprojektowane do warunków oceanicznych. Turbiny wiatrowe rzadko pracują z pełną wydajnością, ponieważ ich wytwarzanie energii zależy od pogody.
Oprócz turbin wiatrowych farma wiatrowa wymaga systemu gromadzenia energii elektrycznej, transformatorów, sieci komunikacyjnej i podstacji. Co więcej, system monitorowania kontroli i zbierania danych (SCADA) służy do monitorowania wydajności. Inżynier może polecić odpowiedni sprzęt i umieszczenie turbiny w oparciu o cele, finanse i cele energetyczne.
Bezpieczna zdolność przesyłowa
Jeśli planujesz farmę wiatrową na skalę komercyjną, potrzebujesz sposobu na dostarczenie energii klientom hurtowym lub detalicznym. Zazwyczaj wymaga to linii przesyłowych łączących moc wyjściową farmy wiatrowej z siecią przesyłu energii elektrycznej - siecią energetyczną - w twoim regionie. Komercyjne farmy wiatrowe zlokalizowane w odległych lokalizacjach mogą stanowić wyzwanie dla zabezpieczenia przepustowości i wzajemnych połączeń z siecią.
Alternatywnie, mniejsze farmy wiatrowe mogą być wykorzystywane jako dedykowane źródło energii elektrycznej dla społeczności lub firmy. W takich przypadkach farma wiatrowa może nie wymagać łącza do zwykłej sieci elektrycznej. Jednak, aby sprzedać nadwyżkę mocy, nadal potrzebujesz sposobu na dostarczenie tej mocy do narzędzia elektrycznego.
Sprawdź w Narodowym Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL), które współpracuje z deweloperami wiatrowymi, aby zabezpieczyć zdolność przesyłową i wzajemne połączenia. Grupa Utility Wind Integration zapewnia również zasoby do podłączenia farmy wiatrowej do systemu elektrycznego.
Zainstaluj, przetestuj i uruchom sprzęt
Budowa farmy wiatrowej może zostać zakończona w ciągu kilku miesięcy. Najpierw jednak trzeba zbudować drogi na miejscu, aby móc wciągać turbiny wiatrowe i inne urządzenia.
Dla każdej turbiny wiatrowej należy wykopać otwór i wypełnić go zbrojonym betonem, aby służył jako fundament stabilizujący; ten proces jest bardziej wymagający w skalistych warunkach lub morskich farmach wiatrowych. Jednak po przygotowaniu fundamentu trzeba będzie wznosić turbiny za pomocą specjalistycznych podnośników.
Następnie umieścisz przewody elektryczne i systemy i przeprowadzisz testy, aby upewnić się, że wszystkie elementy działają prawidłowo. Często zajmuje to sześć miesięcy, zanim rozwiążą się problemy, a farma wiatrowa osiągnie pełną komercyjną wydajność produkcyjną.
Każda turbina wiatrowa potrzebuje rocznie tygodniowej rutynowej konserwacji. Amerykańskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej twierdzi, że do obsługi 10 megawatów mocy zainstalowanej potrzebny jest jeden technik.