Вятърът е един от най-устойчивите природни ресурси на Земята, когато става дума за генериране на електрическа енергия. За да го използвате, всичко, което трябва да направите, е да конструирате вятърна турбина, която преобразува движението на въздуха в кинетична енергия. За да направите това в голям мащаб обаче, ще ви е необходима вятърна ферма – колекция от специално проектирани вятърни турбини, разположени през пейзажа или океана, където ветровете са постоянни и силни. Вятърните турбини имат множество перки, които са поставени високо на кули, които се въртят от бриза и събират енергия.
Експерти от индустрията казват, че Съединените щати разполагат с достатъчно вятърни ресурси, за да удвоят ефективно настоящия си капацитет за генериране на вятърна енергия и че това идва с множество ползи за околната среда. Само в Америка вятърната енергия предотвратява отделянето на около 62 милиона тона парникови газове и спестява 20 милиарда галона вода годишно.
Потенциалните пречки пред изграждането на вятърни паркове включват обществените противоречия относно разположението на вятърните турбини, позволяващи предизвикателства, финансови проблеми и технически проблеми, като например необходимостта от инфраструктура за предаване на енергията към електрическата мрежа, която обслужва клиенти. Въпреки това, ако искате да построите своя собствена вятърна ферма, това не е твърде трудно.
Първи стъпки: Планиране на вашия вятърен парк
Изграждането на вятърен парк е голям проект, който изисква екипи от специалисти да се справят с многото аспекти на проекта - от концепцията и планирането до изпълнението. Планирането е особено важно за този тип генератор на енергия. Правилното местоположение трябва да бъде оценено за всякакви рискове за дивата природа, трябва да бъдат получени разрешителни и самите турбини трябва да бъдат тествани.
Първо, не забравяйте да изберете място, което има достатъчно вятърни ресурси. Най-добрите места за търговски вятърни паркове имат скорост на вятъра от 13 мили в час (6 метра в секунда) или повече, според Американска асоциация за вятърна енергия. Въпреки че може да изглежда, че колкото повече вятър, толкова по-добре, твърде много вятър може да натовари оборудването и да направи проекта по-скъп.
Специалните карти за скоростта на вятъра могат да ви помогнат да идентифицирате регион с подходящи ветрови ресурси. Например, на Министерство на енергетиката на САЩ предлага удобен карта на вятъра. Можете също така сами да извършвате измервания на вятърната енергия, като използвате инструмент, наречен анемометър, на мястото, което обмисляте. Някои държави дори предлагат програми за заем на анемометър. Вашият инженер може да използва специализирани услуги и софтуер за оптимизиране на местоположението, като Windnavigator и GH WindFarmer, които анализират топографията, метеорологичните условия и аеродинамиката.
Освен това ще трябва да вземете предвид специални опасения за целевото местоположение, като достъп до пътя, потенциални шумови въздействия, трептящи сенки от перките и културни проблеми.
Оценка на рисковете за дивата природа
Въртящите се лопатки на вятърните турбини могат да убият застрашени птици, прилепи, грабливи птици и водолюбиви птици, така че е най-добре турбините да се разположат далеч от натоварените коридори на дивата природа и годишните миграционни пътища. The Службата за риба и дива природа на САЩ Консултативният комитет за насоки за вятърни турбини препоръчва многоетапен подход, който включва предварителен оценка, характеризиране на обекта и теренни проучвания за прогнозиране и оценка на видовете и местообитанията, засегнати от вятърната ферма.
Като разработчик на сайта, вие ще трябва да работите в тясно сътрудничество със съответната държавна агенция (или разрешителен орган), за да намалите и смекчите смъртта на животни поради вятърния парк. В някои случаи може да ви бъде позволено да изградите вятърен парк в чувствителни зони, ако промените работата му, за да бъде по-щадяща дивата природа. Например, може да се наложи да спрете временно турбините по време на миграционни сезони или по време на периоди на слаб вятър, когато прилепите са най-активни и добивът на енергия е минимален.
Разходи и финансиране на вятърни паркове
Помислете колко енергия искате да произведете - или колко може да произведе обектът - и колко пари можете да похарчите. Само закупуването на вятърни турбини може да ви върне средно 1,37 милиона долара на мегават капацитет.
Като цяло за комуналните услуги е по-евтино да развиват съоръжения за вятърна енергия, отколкото за частни инвеститори, тъй като комуналните компании могат да се възползват от благоприятни финансови структури, които намаляват разходите с около 30%, или около 1,4 цента на киловатчас, според доклад, финансиран от Министерството на САЩ Енергия.
Правителствените програми за стимулиране също улесняват развитието на вятърен парк. Данъчният кредит за производство (PTC) сега предоставя 2,3 цента на киловатчас данъчен кредит през първото десетилетие на работа.
За да проектирате изравнените разходи за финансиране на вашия вятърен проект, включете конкретните си данни в интерактивното инструменти BITES (сценарии за сгради, индустрия, транспорт и електроенергия), предоставени от Националната лаборатория за възобновяема енергия. Може също да искате да прегледате базата данни на държавни и федерални стимули за възобновяема енергия.
Уверете се, че вашата ферма отговаря на законовите изисквания
Производителите на електроенергия се управляват от федерални закони като Закона за регулаторните политики на обществените услуги от 1978 г. (PURPA), Закона за енергийната политика от 2005 г. (EPACT 2005) и Закона за енергийната независимост и сигурност от 2007 г. (EISA 2007). Отделните щати също имат различни тълкувания за това как се прилагат тези федерални закони и те имат различни мандати за насърчаване на енергията от възобновяеми източници чрез законодателство за стандарти за портфолио от възобновяеми източници (RPS).
Адвокат или консултант, който е специализиран в развитието на възобновяемата енергия, може да ви помогне да се ориентирате в законите, управляващи предложения от вас проект. Тези хора могат също така да ви помогнат да получите различните разрешителни за строеж и околната среда, от които ще се нуждаете от държавни агенции.
Ако вашият вятърен парк ще се намира в държавна собственост или има партньор от федерална агенция, разрешаването може да зависи от официален процес на оценка на въздействието върху околната среда. Например, вятърните паркове, разположени върху собственост, управлявана от Бюрото за управление на земята на САЩ, се управляват от определени насоки, предназначени да защитят федерално защитени видове и други природни ресурси.
Идентифицирайте оборудването и дизайна на вятърна ферма
Модерните вятърни турбини са по-елегантни и по-големи от старомодните вятърни мелници, с огромни перки и кули, високи колкото многоетажни сгради. Точното разполагане на тези турбини във вятърна ферма влияе върху цялостното производство на енергия.
Като общо правило, колкото по-голяма е вятърната турбина, толкова по-голям е нейният генериращ капацитет. Най-често инсталираната вятърна турбина има номинален капацитет от 1,5 мегавата и може да захранва до 500 домове, но по-новите модели работят дори по-големи. Дженерал Електрик уебсайтът изброява мощности до 3,4 мегавата за използване на сушата и до шест мегавата за използване в морето. Други водещи производители на вятърни турбини включват Vestas, Goldwind, Enercon, Siemens, Sulzon, Gamesa, United Power, Ming Yang и Nordex.
Големите и тежки вятърни турбини изискват по-големи основи и струват повече за инсталиране. Офшорните вятърни турбини трябва да бъдат проектирани за океански условия. Вятърните турбини рядко работят на пълен капацитет, тъй като генерирането на енергия зависи от времето.
В допълнение към вятърните турбини, вятърният парк изисква система за събиране на електрическа енергия, трансформатори, комуникационна мрежа и подстанции. Нещо повече, информационна система за надзорен контрол и събиране на данни (SCADA) се използва за наблюдение на производителността. Инженер може да препоръча подходящо оборудване и разположение на турбината въз основа на вашия обект, финанси и енергийни цели.
Сигурен капацитет за предаване
Ако планирате вятърна ферма в търговски мащаб, имате нужда от начин да доставяте енергия на клиенти на едро или дребно. Обикновено това изисква преносни линии, свързващи продукцията на вашия вятърен парк с мрежата за пренос на електроенергия – енергийната мрежа – във вашия регион. Търговските вятърни паркове в отдалечени местоположения може да се окажат предизвикателство да осигурят капацитет за пренос и взаимосвързаност с мрежата.
Алтернативно, по-малки вятърни паркове могат да се използват като специален източник на електроенергия за общност или бизнес. В тези случаи вятърният парк може да не изисква връзка с обикновената електрическа мрежа. Въпреки това, за да продадете излишната мощност, все още се нуждаете от начин да я доставите на електрическата компания.
За повече информация се консултирайте с Националната лаборатория за възобновяема енергия (NREL), която работи с разработчиците на вятърна енергия, за да осигури капацитет за пренос и взаимосвързаност. Utility Wind Integration Group също така предоставя ресурси за свързване на вятърен парк към електрическата система.
Инсталирайте, тествайте и пуснете оборудването
Изграждането на вятърна централа може да бъде завършено в рамките на няколко месеца. Въпреки това, може първо да се наложи да построите пътища до мястото за изтегляне на вятърните турбини и друго оборудване.
За всяка вятърна турбина ще трябва да изкопаете дупка и да я запълните със стоманобетон, който да служи като стабилизираща основа. Този процес е по-взискателен в скалисти условия или в офшорни вятърни паркове. След като основата е подготвена, ще трябва да издигнете турбините със специализирани подемници.
След това ще поставите електрическото окабеляване и системите на място и ще проведете тестове, за да се уверите, че всички елементи работят правилно. Често отнема шест месеца, преди пречупванията да бъдат изгладени и вятърният парк да достигне пълен търговски производствен капацитет.
Всяка вятърна турбина се нуждае от около една седмица рутинна поддръжка годишно. Американската асоциация за вятърна енергия казва, че е необходим един вятърен техник за обслужване на всеки 10 мегавата инсталиран генераторен капацитет.
