Wiatr jest jednym z najbardziej zrównoważonych zasobów naturalnych Ziemi, jeśli chodzi o wytwarzanie energii elektrycznej. Aby go wykorzystać, wystarczy zbudować turbinę wiatrową, która zamienia ruch powietrza w energię kinetyczną. Jednak aby to zrobić na dużą skalę, potrzebujesz farmy wiatrowej — zbioru specjalnie zaprojektowanych turbin wiatrowych umieszczonych w poprzek krajobrazu lub oceanu, gdzie wiatry są stabilne i silne. Turbiny wiatrowe mają wiele łopat, które są osadzone wysoko na wieżach, które obracają się na wietrze i zbierają energię.
Eksperci branżowi twierdzą, że Stany Zjednoczone mają wystarczające zasoby wiatrowe, aby skutecznie podwoić swoją obecną zdolność generowania energii wiatrowej, i że wiąże się to z wieloma korzyściami dla środowiska. W samej Ameryce energia wiatrowa zapobiega uwalnianiu około 62 milionów ton gazów cieplarnianych i oszczędza 20 miliardów galonów wody rocznie.
Potencjalne przeszkody w budowie farm wiatrowych obejmują publiczne kontrowersje dotyczące umiejscowienia turbin wiatrowych, dopuszczanie wyzwań, kwestie finansowe i kwestie techniczne, takie jak potrzeba infrastruktury do przesyłania energii do obsługującej sieci elektrycznej klienci. 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 i planowania po realizację. Planowanie jest szczególnie istotne w przypadku tego typu generatora energii. Należy ocenić właściwą lokalizację pod kątem zagrożeń dla dzikich zwierząt, uzyskać pozwolenia i przetestować same turbiny.
Najpierw upewnij się, że wybrałeś lokalizację, która ma wystarczające zasoby wiatru. Najlepsze lokalizacje dla komercyjnych farm wiatrowych mają prędkość wiatru 13 mil na godzinę (6 metrów na sekundę) lub więcej, zgodnie z Amerykańskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej. Chociaż może się wydawać, że im więcej wiatru, tym lepiej, zbyt silny wiatr może nadwyrężyć sprzęt i sprawić, że projekt będzie droższy.
Specjalne mapy prędkości wiatru mogą pomóc w określeniu regionu o odpowiednich zasobach wiatru. Na przykład Departament Energii USA oferuje poręczne mapa wiatru. Możesz także samodzielnie wykonać pomiary energii wiatru za pomocą narzędzia zwanego anemometrem w miejscu, które rozważasz. Niektóre stany oferują nawet programy pożyczkowe anemometrów. Twój inżynier może korzystać ze specjalistycznych usług i oprogramowania w celu optymalizacji lokalizacji, takich jak Windnavigator i GH WindFarmer, które analizują topografię, warunki pogodowe i aerodynamikę.
Ponadto należy wziąć pod uwagę szczególne kwestie związane z lokalizacją docelową, takie jak dostęp do drogi, potencjalny wpływ hałasu, migoczące cienie łopat oraz kwestie kulturowe.
Ocena zagrożeń dla dzikiej fauny i flory
Wirujące łopaty turbin wiatrowych mogą zabijać zagrożone ptaki, nietoperze, ptaki drapieżne i ptactwo wodne, dlatego najlepiej jest umieszczać turbiny z dala od ruchliwych korytarzy dzikich zwierząt i tras corocznych migracji. The US Fish and Wildlife Service Komitet Doradczy ds. Wytycznych dla Turbin Wiatrowych zaleca podejście wielopoziomowe, które obejmuje wstęp ocena, charakterystyka terenu i badania terenowe w celu przewidywania i oceny gatunków i siedlisk, które wyrządzają szkody farma wiatrowa.
Jako twórca witryny będziesz musiał ściśle współpracować z odpowiednią agencją rządową (lub organem wydającym zezwolenia), aby zmniejszyć i złagodzić śmierć zwierząt spowodowaną farmą wiatrową. W niektórych przypadkach możesz uzyskać pozwolenie na budowę farmy wiatrowej na wrażliwych obszarach, jeśli zmienisz jej działanie, aby było bardziej przyjazne dla dzikiej przyrody. Na przykład możesz zostać poproszony o tymczasowe zatrzymanie turbin w okresach migracji lub w okresach słabego wiatru, kiedy nietoperze są najbardziej aktywne, a wydajność energetyczna jest minimalna.
Koszty i finansowanie farm wiatrowych
Pomyśl o tym, ile energii chcesz wyprodukować — lub ile może wyprodukować obiekt — i ile pieniędzy możesz wydać. Zakup samych turbin wiatrowych może przynieść średnio 1,37 miliona dolarów zwrotu za megawat mocy.
Ogólnie rzecz biorąc, rozwijanie elektrowni wiatrowych jest tańsze dla przedsiębiorstw użyteczności publicznej niż dla prywatnych inwestorów, ponieważ przedsiębiorstwa użyteczności publicznej mogą skorzystać z korzystnych warunków struktur finansowania, które zmniejszają koszty o około 30%, czyli około 1,4 centa za kilowatogodzinę, zgodnie z raportem finansowanym przez Departament ds. Energia.
Rządowe programy stymulacyjne ułatwiają również rozwój farmy wiatrowej. Ulga podatkowa na produkcję (PTC) zapewnia teraz ulgę podatkową w wysokości 2,3 centa za kilowatogodzinę w pierwszej dekadzie działalności.
Aby oszacować uśredniony koszt finansowania Twojego projektu wiatrowego, wprowadź swoje szczegółowe informacje do interaktywnego narzędzia Narzędzia BITES (budynki, przemysł, transport i scenariusze energii elektrycznej) dostarczone przez Narodowe Laboratorium Energii Odnawialnej. Możesz także chcieć przejrzeć bazę danych zachęty stanowe i federalne dla energii odnawialnej.
Upewnij się, że Twoja farma spełnia wymagania prawne
Producenci energii elektrycznej podlegają prawu federalnemu, takiemu jak ustawa o zasadach regulacyjnych użyteczności publicznej z 1978 r (PURPA), Ustawa o polityce energetycznej z 2005 r. (EPACT 2005) oraz Ustawa o niezależności i bezpieczeństwie energetycznym z 2007 r. (EISA 2007). Poszczególne stany mają również różne interpretacje stosowania tych przepisów federalnych i tak jest różne mandaty w celu promowania energii odnawialnej poprzez przepisy dotyczące standardów portfela odnawialnego (RPS).
Prawnik lub konsultant, który specjalizuje się w rozwoju energii odnawialnej, może pomóc w poruszaniu się po przepisach regulujących proponowany projekt. Osoby te mogą również pomóc w uzyskaniu różnych pozwoleń budowlanych i środowiskowych, których będziesz potrzebować od agencji rządowych.
Jeśli Twoja farma wiatrowa będzie znajdować się na terenie rządowym lub ma partnera agencji federalnej, uzyskanie pozwolenia może być uzależnione od formalnego procesu oceny oddziaływania na środowisko. Na przykład farmy wiatrowe umieszczone na nieruchomościach zarządzanych przez Biuro Gospodarki Gruntami Stanów Zjednoczonych podlegają pewnym wytycznym mającym na celu ochronę gatunków i innych zasobów naturalnych podlegających ochronie federalnej.
Zidentyfikuj projekt wyposażenia i farmy wiatrowej
Nowoczesne turbiny wiatrowe są smuklejsze i większe niż staromodne wiatraki, z ogromnymi łopatami i wieżami tak wysokimi jak wieżowce. Precyzyjne rozmieszczenie tych turbin na farmie wiatrowej wpływa na jej ogólną produkcję energii.
Z reguły im większa turbina wiatrowa, tym większa jest jej zdolność wytwórcza. Najczęściej instalowana turbina wiatrowa ma moc znamionową 1,5 megawata i może zasilać do 500 domów, ale nowsze modele są jeszcze większe. General Electric strona internetowa wymienia rozmiary do 3,4 megawatów do użytku na lądzie i do sześciu megawatów do użytku 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, a ich instalacja jest droższa. Morskie turbiny wiatrowe muszą być zaprojektowane do warunków oceanicznych. Turbiny wiatrowe rzadko pracują z pełną wydajnością, ponieważ wytwarzanie przez nie energii zależy od pogody.
Oprócz turbin wiatrowych farma wiatrowa wymaga systemu odbioru energii elektrycznej, transformatorów, sieci komunikacyjnej i podstacji. Co więcej, do monitorowania wydajności wykorzystywany jest system informacji nadzorczej i akwizycji danych (SCADA). Inżynier może zalecić odpowiedni sprzęt i rozmieszczenie turbin w oparciu o Twoją lokalizację, finanse i cele energetyczne.
Bezpieczna przepustowość transmisji
Jeśli planujesz farmę wiatrową na skalę komercyjną, potrzebujesz sposobu na dostarczanie energii klientom hurtowym lub detalicznym. Zazwyczaj wymaga to linii przesyłowych łączących moc wyjściową farmy wiatrowej z siecią przesyłową energii elektrycznej — siecią energetyczną — w danym regionie. Komercyjne farmy wiatrowe w odległych lokalizacjach mogą mieć trudności z zapewnieniem zdolności przesyłowych 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 podłączenia do zwykłej sieci elektrycznej. Jednak aby sprzedać nadwyżkę energii, nadal potrzebujesz sposobu na dostarczenie tej mocy do zakładu energetycznego.
Aby uzyskać więcej informacji, skontaktuj się z Narodowym Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL), które współpracuje z deweloperami wiatrowymi w celu zabezpieczenia zdolności przesyłowych i wzajemnych połączeń. Utility Wind Integration Group zapewnia również środki na podłączenie farmy wiatrowej do systemu elektrycznego.
Zainstaluj, przetestuj i uruchom sprzęt
Budowa farmy wiatrowej może zostać zakończona w ciągu kilku miesięcy. Jednak może być konieczne uprzednie zbudowanie dróg na miejscu w celu ciągnięcia turbin wiatrowych i innego sprzętu.
Dla każdej turbiny wiatrowej musisz wykopać otwór i wypełnić go żelbetem, aby służył jako stabilizujący fundament. Ten proces jest bardziej wymagający w warunkach skalistych lub na morskich farmach wiatrowych. Po przygotowaniu fundamentu będziesz musiał wznieść turbiny za pomocą specjalistycznych podnośników.
Następnie umieścisz okablowanie i systemy elektryczne oraz przeprowadzisz testy, aby upewnić się, że wszystkie elementy działają prawidłowo. Często mija sześć miesięcy, zanim problemy zostaną rozwiązane, a farma wiatrowa osiągnie pełną komercyjną zdolność produkcyjną.
Każda turbina wiatrowa wymaga tygodniowej rutynowej konserwacji rocznie. Amerykańskie Stowarzyszenie Energii Wiatrowej twierdzi, że jeden technik wiatrowy obsłuży każde 10 megawatów zainstalowanej mocy wytwórczej.
