Vítr je jedním z nejudržitelnějších přírodních zdrojů Země, pokud jde o výrobu elektrické energie. K jeho využití stačí zkonstruovat větrnou turbínu, která přeměňuje pohyb vzduchu na kinetickou energii. Chcete-li to však udělat ve velkém měřítku, budete potřebovat větrnou farmu – sbírku speciálně navržených větrných turbín umístěných napříč krajinou nebo oceánem, kde jsou větry stálé a silné. Větrné turbíny mají více lopatek, které jsou umístěny vysoko na věžích, které se točí ve větru a sklizni.
Průmysloví experti tvrdí, že Spojené státy mají dostatek větrných zdrojů, aby účinně zdvojnásobily svou současnou kapacitu výroby větru, a že to přináší řadu ekologických výhod. Jen v Americe brání větrná energie uvolňování asi 62 milionů tun skleníkových plynů a ročně ušetří 20 miliard galonů vody.
Mezi potenciální překážky výstavby větrných elektráren patří veřejná kontroverze ohledně umístění větrných turbín, povolování problémů, finanční problémy a technické problémy, jako je potřeba infrastruktury pro přenos energie do elektrické sítě, která slouží zákazníky. Pokud si však chcete postavit vlastní větrnou farmu, není to příliš těžké.
Začínáme: Plánování větrné farmy
Stavba větrné farmy je velký projekt, který vyžaduje týmy specialistů, aby zvládly mnoho aspektů projektu – od koncepce a plánování až po realizaci. Plánování je u tohoto typu generátoru energie obzvláště důležité. Správné umístění musí být posouzeno z hlediska jakýchkoli rizik pro volně žijící živočichy, musí být získáno povolení a musí být otestovány samotné turbíny.
Nejprve se ujistěte, že vyberete místo, které má dostatek větrných zdrojů. Nejlepší místa pro komerční větrné farmy mají rychlost větru 13 mil za hodinu (6 metrů za sekundu) nebo více, podle Americká asociace pro větrnou energii. I když se může zdát, že čím více větru, tím lépe, příliš velký vítr může namáhat zařízení a projekt prodražit.
Speciální mapy rychlosti větru vám mohou pomoci identifikovat region s vhodnými větrnými zdroji. Například, Ministerstvo energetiky USA nabízí šikovný větrná mapa. Můžete také sami provádět měření větrné energie pomocí nástroje zvaného anemometr na místě, o kterém uvažujete. Některé státy dokonce nabízejí úvěrové programy anemometru. Váš technik může použít specializované služby a software k optimalizaci umístění, jako je Windnavigator a GH WindFarmer, které analyzují topografii, povětrnostní podmínky a aerodynamiku.
Kromě toho budete muset vzít v úvahu zvláštní obavy týkající se cílového umístění, jako je přístup k silnici, potenciální dopady hluku, mihotavé stíny z lopatek a kulturní problémy.
Posouzení rizik volně žijících živočichů
Otáčející se lopatky na větrných turbínách mohou zabíjet ohrožené ptáky, netopýry, dravce a vodní ptactvo, takže je nejlepší umístit turbíny mimo rušné chodby divoké zvěře a každoroční migrační cesty. The US Fish and Wildlife Service Poradní výbor pro směrnice pro větrné turbíny doporučuje stupňovitý přístup, který zahrnuje předběžný postup hodnocení, charakterizace lokalit a terénní studie k předvídání a hodnocení druhů a stanovišť, které poškozují větrná farma.
Jako vývojář stránek budete muset úzce spolupracovat s příslušnou vládní agenturou (nebo povolujícím orgánem), abyste snížili a zmírnili úhyny zvířat v důsledku větrné farmy. V některých případech vám může být povoleno postavit větrnou farmu v citlivých oblastech, pokud změníte její provoz tak, aby byl šetrnější k přírodě. Například můžete být požádáni o dočasné zastavení turbín během migračních sezón nebo během období slabého větru, kdy jsou netopýři nejaktivnější a výtěžek energie je minimální.
Náklady na větrnou farmu a její financování
Přemýšlejte o tom, kolik energie chcete vyrobit – nebo kolik může web vyrobit – a kolik peněz můžete utratit. Samotný nákup větrných turbín vás může přijít v průměru na 1,37 milionu dolarů za megawatt kapacity.
Obecně platí, že pro energetické společnosti je levnější vyvíjet zařízení na větrnou energii než pro soukromé investory, protože energetické společnosti mohou využívat příznivé financování struktur, které snižují náklady asi o 30 %, neboli asi 1,4 centu za kilowatthodinu, podle zprávy financované ministerstvem USA Energie.
Vládní stimulační programy také usnadňují rozvoj větrné farmy. Výrobní daňový kredit (PTC) nyní poskytuje daňový kredit 2,3 centu za kilowatthodinu během prvního desetiletí provozu.
Chcete-li promítnout vyrovnané náklady na financování vašeho větrného projektu, zapojte své konkrétní podrobnosti do interaktivního nástroje BITES (scénáře budov, průmyslu, dopravy a elektřiny) poskytnuté Národní laboratoří pro obnovitelné zdroje energie. Můžete také chtít procházet databázi státní a federální pobídky pro obnovitelné zdroje energie.
Zajistěte, aby vaše farma splňovala zákonné požadavky
Výrobci elektřiny se řídí federálními zákony, jako je zákon o regulaci veřejných služeb z roku 1978 (PURPA), zákon o energetické politice z roku 2005 (EPACT 2005) a zákon o energetické nezávislosti a bezpečnosti z roku 2007 (EISA 2007). Jednotlivé státy mají také různé výklady toho, jak se tyto federální zákony uplatňují, a mají různé mandáty na podporu obnovitelné energie prostřednictvím legislativy o standardech obnovitelných portfolií (RPS).
Právník nebo konzultant, který se specializuje na rozvoj obnovitelných zdrojů energie, vám může pomoci orientovat se v zákonech upravujících váš navrhovaný projekt. Tito lidé vám také mohou pomoci získat různá stavební a ekologická povolení, která budete potřebovat od vládních agentur.
Pokud bude vaše větrná farma stát na vládním pozemku nebo má partnera z federální agentury, povolení může být podmíněno formálním procesem posuzování vlivů na životní prostředí. Například větrné farmy umístěné na pozemku spravovaném Úřadem pro správu půdy USA se řídí určitými směrnicemi, které mají chránit federálně chráněné druhy a další přírodní zdroje.
Identifikujte zařízení a design větrné farmy
Moderní větrné turbíny jsou uhlazenější a větší než staromódní větrné mlýny, s obrovskými lopatkami a věžemi vysokými jako výškové budovy. Přesné umístění těchto turbín na větrné farmě ovlivňuje její celkovou produkci energie.
Obecně platí, že čím větší je větrná turbína, tím větší je její výrobní kapacita. Nejčastěji instalovaná větrná turbína má jmenovitý výkon 1,5 megawattu a může napájet až 500 domácností, ale novější modely běží ještě větší. General Electric webová stránka uvádí velikosti až 3,4 megawattu pro použití na pevnině a až šest megawattů pro použití na moři. Mezi další přední výrobce větrných turbín patří Vestas, Goldwind, Enercon, Siemens, Sulzon, Gamesa, United Power, Ming Yang a Nordex.
Velké a těžké větrné turbíny vyžadují větší základy a jejich instalace je dražší. Pobřežní větrné turbíny musí být navrženy pro podmínky oceánu. Větrné turbíny zřídka běží na plný výkon, protože jejich výroba energie je závislá na počasí.
Kromě větrných turbín vyžaduje větrná farma systém sběru elektrické energie, transformátory, komunikační síť a rozvodny. K monitorování výkonu se navíc používá informační systém dohledového řízení a sběru dat (SCADA). Technik může doporučit vhodné vybavení a umístění turbíny na základě vašeho místa, financí a energetických cílů.
Bezpečná přenosová kapacita
Pokud plánujete větrnou farmu v komerčním měřítku, potřebujete způsob, jak dodávat energii velkoobchodním nebo maloobchodním zákazníkům. Obvykle to vyžaduje přenosová vedení spojující výstup vaší větrné farmy s přenosovou sítí elektrické energie – energetickou sítí – ve vašem regionu. Komerční větrné farmy ve vzdálených lokalitách mohou považovat za obtížné zajistit přenosovou kapacitu a propojení se sítí.
Alternativně mohou být menší větrné elektrárny použity jako vyhrazený zdroj elektřiny pro komunitu nebo firmu. V těchto případech nemusí větrná farma vyžadovat připojení k běžné elektrické síti. Chcete-li však prodat přebytečnou energii, stále potřebujete způsob, jak tuto energii dodat do elektrické sítě.
Další informace získáte v Národní laboratoři pro obnovitelné zdroje energie (NREL), která spolupracuje s vývojáři větrné energie na zajištění přenosové kapacity a vzájemného propojení. Utility Wind Integration Group také poskytuje zdroje pro připojení větrné farmy do elektrického systému.
Nainstalujte, otestujte a spusťte zařízení
Stavba větrné elektrárny může být dokončena během několika měsíců. Možná však budete muset nejprve na místě vybudovat silnice pro tažení větrných turbín a dalšího vybavení.
Pro každou větrnou turbínu budete muset vyhloubit díru a vyplnit ji železobetonem, který bude sloužit jako stabilizační základ. Tento proces je náročnější ve skalnatých podmínkách nebo na pobřežních větrných elektrárnách. Jakmile je základ připraven, budete muset postavit turbíny pomocí specializovaných kladkostrojů.
Dále umístíte elektrické vedení a systémy a provedete testy, abyste se ujistili, že všechny prvky fungují správně. Často to trvá šest měsíců, než se uzlíky vyžehlí a větrná farma dosáhne plné komerční výrobní kapacity.
Každá větrná turbína potřebuje přibližně týdenní pravidelnou údržbu ročně. Americká asociace pro větrnou energii říká, že na každých 10 megawattů instalovaného výrobního výkonu je zapotřebí jednoho větrného technika.
