Vjetar je jedan od najodrživijih prirodnih resursa Zemlje kada je riječ o proizvodnji električne energije. Da biste ga iskoristili, sve što trebate učiniti je konstruirati vjetroturbinu koja pretvara kretanje zraka u kinetičku energiju. Međutim, da biste to učinili u velikim razmjerima, trebat će vam vjetroelektrana—kolekcija posebno dizajniranih vjetroturbina postavljenih preko krajolika ili oceana, gdje su vjetrovi stabilni i jaki. Vjetroturbine imaju više lopatica, koje su postavljene visoko na tornjevima, koje se okreću na povjetarcu i sakupljaju snagu.
Stručnjaci iz industrije kažu da Sjedinjene Države imaju dovoljno resursa vjetra da efektivno udvostruče svoj trenutni kapacitet proizvodnje vjetra, a da to dolazi s nizom prednosti za okoliš. Samo u Americi energija vjetra sprječava ispuštanje oko 62 milijuna tona stakleničkih plinova i štedi 20 milijardi galona vode godišnje.
Potencijalne prepreke izgradnji vjetroelektrana uključuju javne polemike oko postavljanja vjetroturbina, izazove dopuštanja, financijska pitanja i tehnička pitanja, kao što je potreba za infrastrukturom za prijenos energije do električne mreže koja služi kupaca. Međutim, ako želite izgraditi vlastitu vjetroelektranu, to nije teško učiniti.
Početak: planiranje vaše vjetroelektrane
Izgradnja vjetroelektrane velik je projekt koji zahtijeva timove stručnjaka koji se bave mnogim aspektima projekta — od zamisli i planiranja do provedbe. Planiranje je posebno ključno za ovu vrstu generatora energije. Mora se procijeniti odgovarajuća lokacija za sve rizike za divlje životinje, moraju se pribaviti dozvole, a same turbine moraju se ispitati.
Najprije odaberite mjesto koje ima dovoljno izvora vjetra. Najbolja mjesta za komercijalne vjetroelektrane imaju brzinu vjetra od 13 milja na sat (6 metara u sekundi) ili više, prema Američko udruženje za energiju vjetra. Iako se može činiti da što više vjetra to bolje, previše vjetra može opteretiti opremu i učiniti projekt skupljim.
Posebne karte brzine vjetra mogu vam pomoći identificirati regiju s odgovarajućim resursima vjetra. Na primjer, Ministarstvo energetike SAD-a nudi zgodan karta vjetra. Također možete sami izvršiti mjerenja energije vjetra, pomoću alata koji se zove anemometar, na mjestu koje razmatrate. Neke države čak nude programe posudbe anemometra. Vaš inženjer može koristiti specijalizirane usluge i softver za optimizaciju lokacije, kao što su Windnavigator i GH WindFarmer, koji analiziraju topografiju, vremenske uvjete i aerodinamiku.
Nadalje, morat ćete uzeti u obzir posebne probleme ciljane lokacije, kao što su pristup cesti, potencijalni utjecaji buke, svjetlucave sjene s lopatica i kulturni problemi.
Procjena rizika za divlje životinje
Okretne lopatice na vjetroturbinama mogu ubiti ugrožene ptice, šišmiše, grabljivice i ptice močvarice, stoga je najbolje postaviti turbine dalje od prometnih koridora divljih životinja i godišnjih migracijskih staza. The Služba za ribu i divlje životinje SAD-a Savjetodavni odbor za smjernice za vjetroturbine preporučuje višeslojni pristup koji uključuje preliminarni procjena, karakterizacija lokacije i terenske studije za predviđanje i procjenu vrsta i staništa kojima su oštećeni vjetroelektrana.
Kao razvojni programer stranice, morat ćete blisko surađivati s odgovarajućom državnom agencijom (ili tijelom za izdavanje dozvola) kako biste smanjili i ublažili smrtnost životinja uzrokovanu vjetroelektranom. U nekim slučajevima može vam se dopustiti da izgradite vjetroelektranu u osjetljivim područjima ako promijenite njen rad tako da bude više prijateljski nastrojen prema divljim životinjama. Na primjer, od vas se može tražiti da privremeno zaustavite turbine tijekom sezona migracije ili tijekom razdoblja slabog vjetra, kada su šišmiši najaktivniji, a prinos električne energije minimalan.
Troškovi i financiranje vjetroelektrane
Razmislite o tome koliko energije želite proizvesti—ili koliko to mjesto može proizvesti—i koliko novca možete potrošiti. Samo kupnja vjetroturbina može vas koštati u prosjeku 1,37 milijuna dolara po megavatu kapaciteta.
Općenito, komunalnim poduzećima je jeftinije razvijati vjetroelektrane nego privatnim ulagačima jer komunalna poduzeća mogu iskoristiti povoljne strukture financiranja koje smanjuju troškove za oko 30%, ili oko 1,4 centa po kilovat-satu, prema izvješću koje je financiralo Ministarstvo energija.
Vladini programi poticaja također olakšavaju razvoj vjetroelektrana. Proizvodni porezni kredit (PTC) sada daje porezni kredit od 2,3 centa po kilovatsatu tijekom prvog desetljeća rada.
Kako biste projicirali izravne troškove financiranja vašeg projekta vjetroelektrana, uključite svoje specifične podatke u interaktivnost BITES alati (zgrade, industrija, transport i scenariji električne energije) koje je osigurao Nacionalni laboratorij za obnovljivu energiju. Također možete pregledati bazu podataka državni i federalni poticaji za obnovljivu energiju.
Osigurajte da vaša farma ispunjava zakonske uvjete
Proizvođači električne energije regulirani su saveznim zakonima kao što je Zakon o regulatornoj politici javnih komunalnih usluga iz 1978. (PURPA), Zakon o energetskoj politici iz 2005. (EPACT 2005) i Zakon o energetskoj neovisnosti i sigurnosti iz 2007. (EISA 2007). Pojedinačne države također imaju različita tumačenja o tome kako se ti savezni zakoni primjenjuju, i jesu različiti mandati za promicanje obnovljive energije putem zakonodavstva o standardima portfelja obnovljivih izvora energije (RPS).
Odvjetnik ili konzultant koji je specijaliziran za razvoj obnovljivih izvora energije može vam pomoći u snalaženju u zakonima koji reguliraju vaš predloženi projekt. Ti vam ljudi također mogu pomoći u dobivanju raznih građevinskih i ekoloških dozvola koje će vam trebati od državnih agencija.
Ako će se vaša vjetroelektrana nalaziti na državnom posjedu ili ima partnera savezne agencije, izdavanje dozvole može ovisiti o formalnom postupku procjene utjecaja na okoliš. Na primjer, vjetroelektrane postavljene na imanju kojim upravlja Američki ured za upravljanje zemljištem regulirane su određenim smjernicama namijenjenim zaštiti federalno zaštićenih vrsta i drugih prirodnih resursa.
Prepoznajte opremu i dizajn vjetroelektrane
Moderne vjetroturbine su elegantnije i veće od staromodnih vjetrenjača, s ogromnim lopaticama i tornjevima visokim poput visokih zgrada. Precizno postavljanje ovih turbina na vjetroelektranu utječe na njezinu ukupnu proizvodnju energije.
Kao opće pravilo, što je veća vjetroturbina, to je veći njezin proizvodni kapacitet. Najčešće instalirana vjetroturbina ima nazivni kapacitet od 1,5 megavata i može napajati do 500 domova, ali noviji modeli rade i veće. General Electrica web stranica navodi veličine do 3,4 megavata za korištenje na kopnu i do šest megavata za korištenje na moru. Ostali vodeći proizvođači vjetroturbina uključuju Vestas, Goldwind, Enercon, Siemens, Sulzon, Gamesa, United Power, Ming Yang i Nordex.
Velike i teške vjetroturbine zahtijevaju veće temelje, a njihova ugradnja košta više. Vjetroturbine na moru moraju biti projektirane za oceanske uvjete. Vjetroturbine rijetko rade punim kapacitetom jer njihova proizvodnja energije ovisi o vremenskim prilikama.
Uz vjetroturbine, vjetroelektrana zahtijeva sustav prikupljanja električne energije, transformatore, komunikacijsku mrežu i trafostanice. Štoviše, za praćenje performansi koristi se informacijski sustav nadzornog upravljanja i prikupljanja podataka (SCADA). Inženjer može preporučiti odgovarajuću opremu i smještaj turbine na temelju vaše lokacije, financija i energetskih ciljeva.
Siguran prijenosni kapacitet
Ako planirate vjetroelektranu komercijalne razmjere, potreban vam je način isporuke energije veleprodajnim ili maloprodajnim kupcima. To obično zahtijeva prijenosne vodove koji povezuju izlaz vaše vjetroelektrane s mrežom za prijenos električne energije — energetskom mrežom — u vašoj regiji. Za komercijalne vjetroelektrane na udaljenim lokacijama može biti izazov osigurati prijenosni kapacitet i međupovezanost s mrežom.
Alternativno, manje vjetroelektrane mogu se koristiti kao namjenski izvor električne energije za zajednicu ili tvrtku. U tim slučajevima, vjetroelektrana možda neće zahtijevati vezu s običnom električnom mrežom. Međutim, da biste prodali višak energije, i dalje vam je potreban način da tu snagu isporučite elektroprivredi.
Za više informacija provjerite kod Nacionalnog laboratorija za obnovljivu energiju (NREL), koji surađuje s vjetroelektranama kako bi osigurao prijenosni kapacitet i međupovezanost. Utility Wind Integration Group također osigurava resurse za povezivanje vjetroelektrana u električni sustav.
Instalirajte, testirajte i pokrenite opremu
Izgradnja vjetroelektrane može biti gotova za nekoliko mjeseci. Međutim, možda ćete prvo morati izgraditi ceste do mjesta za dovlačenje vjetroturbina i druge opreme.
Za svaku vjetroturbinu morat ćete iskopati rupu i ispuniti je armiranim betonom koji će služiti kao stabilizirajući temelj. Ovaj proces je zahtjevniji u stjenovitim uvjetima ili na pučinskim vjetroelektranama. Nakon što je temelj pripremljen, morat ćete podići turbine pomoću specijaliziranih dizalica.
Zatim ćete postaviti električno ožičenje i sustave i pokrenuti testove kako biste osigurali da svi elementi ispravno rade. Često je potrebno šest mjeseci prije nego što se nedostaci izglade i vjetroelektrana postigne puni komercijalni proizvodni kapacitet.
Svaka vjetroturbina treba otprilike tjedan dana rutinskog održavanja godišnje. Američka udruga za energiju vjetra kaže da je potreban jedan tehničar za vjetar za servisiranje svakih 10 megavata instaliranog proizvodnog kapaciteta.
