Vietor je jedným z najudržateľnejších prírodných zdrojov Zeme, pokiaľ ide o výrobu elektrickej energie. Na jeho využitie stačí skonštruovať veternú turbínu, ktorá premieňa pohyb vzduchu na kinetickú energiu. Aby ste to však urobili vo veľkom meradle, budete potrebovať veternú farmu – kolekciu špeciálne navrhnutých veterných turbín umiestnených naprieč krajinou alebo oceánom, kde sú vetry stabilné a silné. Veterné turbíny majú viacero lopatiek, ktoré sú umiestnené vysoko na vežiach, ktoré sa otáčajú vo vetre a žatve.
Priemyselní experti tvrdia, že Spojené štáty majú dostatok veterných zdrojov na to, aby efektívne zdvojnásobili svoju súčasnú kapacitu výroby veternej energie, a že to prináša množstvo environmentálnych výhod. Len v Amerike veterná energia zabraňuje uvoľňovaniu asi 62 miliónov ton skleníkových plynov a ročne ušetrí 20 miliárd galónov vody.
Medzi potenciálne prekážky pri výstavbe veterných elektrární patrí verejná polemika o umiestnení veterných turbín, povoľovanie problémov, finančné problémy a technické problémy, ako je potreba infraštruktúry na prenos energie do elektrickej siete, ktorá slúži zákazníkov. Ak si však chcete postaviť vlastnú veternú farmu, nie je to príliš ťažké.
Začíname: Plánovanie veternej farmy
Vybudovanie veternej farmy je veľký projekt, ktorý si vyžaduje tímy špecialistov na zvládnutie mnohých aspektov projektu – od koncepcie a plánovania až po realizáciu. Pre tento typ generátora energie je obzvlášť dôležité plánovanie. Musí sa posúdiť správna poloha z hľadiska akýchkoľvek rizík pre voľne žijúce živočíchy, musia sa získať povolenia a musia sa otestovať samotné turbíny.
Najprv sa uistite, že ste vybrali miesto, ktoré má dostatok veterných zdrojov. Najlepšie miesta pre komerčné veterné farmy majú rýchlosť vetra 13 míľ za hodinu (6 metrov za sekundu) alebo viac, podľa Americká asociácia pre veternú energiu. Aj keď sa môže zdať, že čím viac vetra, tým lepšie, príliš veľa vetra môže zaťažiť vybavenie a predražiť projekt.
Špeciálne mapy rýchlosti vetra vám môžu pomôcť identifikovať región s vhodnými veternými zdrojmi. Napríklad, Ministerstvo energetiky USA ponúka šikovnú veterná mapa. Môžete tiež vykonať merania veternej energie sami pomocou nástroja nazývaného anemometer na mieste, o ktorom uvažujete. Niektoré štáty dokonca ponúkajú pôžičkové programy anemometra. Váš technik môže použiť špecializované služby a softvér na optimalizáciu polohy, ako napríklad Windnavigator a GH WindFarmer, ktoré analyzujú topografiu, poveternostné podmienky a aerodynamiku.
Okrem toho budete musieť zvážiť špeciálne obavy týkajúce sa cieľového miesta, ako je prístup k ceste, potenciálne vplyvy hluku, blikajúce tiene z čepelí a kultúrne problémy.
Hodnotenie rizík voľne žijúcich živočíchov
Rotujúce lopatky na veterných turbínach môžu zabíjať ohrozené vtáky, netopiere, dravce a vodné vtáctvo, preto je najlepšie umiestniť turbíny mimo rušných chodieb voľne žijúcich živočíchov a každoročných migračných ciest. The US Fish and Wildlife Service Poradný výbor pre usmernenia pre veterné turbíny odporúča viacúrovňový prístup, ktorý zahŕňa predbežný postup hodnotenie, charakterizáciu lokality a terénne štúdie na predpovedanie a hodnotenie druhov a biotopov, ktoré poškodzujú veternej farmy.
Ako vývojár lokality budete musieť úzko spolupracovať s príslušnou vládnou agentúrou (alebo povoľujúcim orgánom), aby ste znížili a zmiernili úmrtia zvierat v dôsledku veternej farmy. V niektorých prípadoch vám môže byť povolené postaviť veternú farmu v citlivých oblastiach, ak zmeníte jej prevádzku tak, aby bola šetrnejšia k prírode. Napríklad môžete byť požiadaní, aby ste dočasne zastavili turbíny počas migračných sezón alebo počas období slabého vetra, keď sú netopiere najaktívnejšie a výťažok energie je minimálny.
Náklady a financovanie veternej farmy
Zamyslite sa nad tým, koľko energie chcete vyrobiť – alebo koľko dokáže stránka vyrobiť – a koľko peňazí môžete minúť. Samotný nákup veterných turbín vás môže vyjsť v priemere na 1,37 milióna dolárov za megawatt kapacity.
Vo všeobecnosti je pre energetické spoločnosti lacnejšie rozvíjať zariadenia na výrobu veternej energie ako pre súkromných investorov, pretože energetické spoločnosti môžu využívať priaznivé financovanie štruktúr, ktoré znižujú náklady približne o 30 % alebo približne 1,4 centa za kilowatthodinu, podľa správy financovanej Ministerstvom Spojených štátov amerických Energia.
Vládne stimulačné programy tiež uľahčujú rozvoj veternej farmy. Výrobný daňový úver (PTC) teraz poskytuje daňový úver 2,3 centa za kilowatthodinu počas prvého desaťročia prevádzky.
Ak chcete predpovedať vyrovnané náklady na financovanie vášho projektu veternej energie, zapojte svoje konkrétne podrobnosti do interaktívneho nástroje BITES (scenáre budov, priemyslu, dopravy a elektriny) poskytnuté Národným laboratóriom pre obnoviteľnú energiu. Môžete si tiež prezrieť databázu štátne a federálne stimuly pre obnoviteľnú energiu.
Zabezpečte, aby vaša farma spĺňala zákonné požiadavky
Výrobcovia elektriny sa riadia federálnymi zákonmi, ako je zákon o politike regulácie verejných služieb z roku 1978 (PURPA), zákon o energetickej politike z roku 2005 (EPACT 2005) a zákon o energetickej nezávislosti a bezpečnosti z roku 2007 (EISA 2007). Jednotlivé štáty majú tiež rôzne výklady toho, ako sa tieto federálne zákony uplatňujú, a majú rôzne mandáty na podporu obnoviteľnej energie prostredníctvom legislatívy o štandardoch obnoviteľného portfólia (RPS).
Právnik alebo konzultant, ktorý sa špecializuje na rozvoj obnoviteľnej energie, vám môže pomôcť zorientovať sa v zákonoch upravujúcich váš navrhovaný projekt. Títo ľudia vám tiež môžu pomôcť získať rôzne stavebné a environmentálne povolenia, ktoré budete potrebovať od vládnych agentúr.
Ak bude vaša veterná farma stáť na vládnom pozemku alebo má partnera federálnej agentúry, povolenie môže byť podmienené formálnym procesom hodnotenia vplyvov na životné prostredie. Napríklad veterné farmy umiestnené na majetku, ktorý spravuje Úrad pre správu pôdy USA, sa riadia určitými usmerneniami určenými na ochranu federálne chránených druhov a iných prírodných zdrojov.
Identifikujte zariadenie a dizajn veternej farmy
Moderné veterné turbíny sú elegantnejšie a väčšie ako staromódne veterné mlyny, s obrovskými lopatkami a vežami vysokými ako výškové budovy. Presné umiestnenie týchto turbín na veternej farme ovplyvňuje jej celkovú produkciu energie.
Vo všeobecnosti platí, že čím väčšia je veterná turbína, tým väčšia je jej výrobná kapacita. Najčastejšie inštalovaná veterná turbína má výkon 1,5 megawattu a dokáže napájať až 500 domácností, no novšie modely bežia ešte väčšie. General Electric webová stránka uvádza veľkosti až do 3,4 megawattov na použitie na pevnine a až do šiestich megawattov na použitie na mori. Medzi ďalších popredných výrobcov veterných turbín patria Vestas, Goldwind, Enercon, Siemens, Sulzon, Gamesa, United Power, Ming Yang a Nordex.
Veľké a ťažké veterné turbíny vyžadujú väčšie základy a ich inštalácia je drahšia. Veterné turbíny na mori musia byť navrhnuté pre podmienky oceánu. Veterné turbíny len zriedka bežia na plný výkon, pretože ich výroba energie závisí od počasia.
Okrem veterných turbín vyžaduje veterná farma systém zberu elektrickej energie, transformátory, komunikačnú sieť a rozvodne. A čo viac, na monitorovanie výkonu sa používa informačný systém dohľadu a zberu dát (SCADA). Inžinier môže odporučiť vhodné vybavenie a umiestnenie turbíny na základe vašej lokality, financií a energetických cieľov.
Bezpečná prenosová kapacita
Ak plánujete komerčnú veternú farmu, potrebujete spôsob, ako dodávať energiu veľkoobchodným alebo maloobchodným zákazníkom. Zvyčajne to vyžaduje prenosové vedenia spájajúce výstup vašej veternej farmy so sieťou na prenos elektrickej energie – energetickou sieťou – vo vašom regióne. Komerčné veterné farmy vo vzdialených lokalitách môžu považovať za náročné zabezpečiť prenosovú kapacitu a prepojenie so sieťou.
Alternatívne môžu byť menšie veterné farmy použité ako vyhradený zdroj elektriny pre komunitu alebo podnikanie. V týchto prípadoch nemusí veterná farma vyžadovať pripojenie k bežnej elektrickej sieti. Ak však chcete predať prebytočnú energiu, stále potrebujete spôsob, ako túto energiu dodať do elektrickej siete.
Ďalšie informácie získate v Národnom laboratóriu pre obnoviteľnú energiu (NREL), ktoré spolupracuje s vývojármi veternej energie na zabezpečení prenosovej kapacity a prepojenia. Utility Wind Integration Group tiež poskytuje zdroje na pripojenie veternej farmy do elektrického systému.
Nainštalujte, otestujte a spustite zariadenie
Výstavba veternej farmy môže byť dokončená v priebehu niekoľkých mesiacov. Možno však budete musieť najprv na mieste vybudovať cesty na ťahanie veterných turbín a iného vybavenia.
Pre každú veternú turbínu budete musieť vykopať dieru a vyplniť ju železobetónom, ktorý bude slúžiť ako stabilizačný základ. Tento proces je náročnejší v skalnatých podmienkach alebo na pobrežných veterných elektrárňach. Keď je základ pripravený, budete musieť postaviť turbíny pomocou špecializovaných kladkostrojov.
Ďalej umiestnite elektrické vedenie a systémy a spustite testy, aby ste sa uistili, že všetky prvky fungujú správne. Často trvá šesť mesiacov, kým sa uzliny vyžehlejú a veterná farma dosiahne plnú komerčnú výrobnú kapacitu.
Každá veterná turbína potrebuje približne jeden týždeň rutinnej údržby ročne. Americká asociácia pre veternú energiu tvrdí, že na obsluhu každých 10 megawattov inštalovanej výrobnej kapacity je potrebný jeden veterný technik.
