Вітер є одним із найбільш стійких природних ресурсів Землі, коли йдеться про виробництво електроенергії. Щоб використовувати його, все, що вам потрібно зробити, це побудувати вітряну турбіну, яка перетворює рух повітря в кінетичну енергію. Однак, щоб зробити це у великому масштабі, вам знадобиться вітрова електростанція — набір спеціально розроблених вітряних турбін, розташованих поперек ландшафту чи океану, де вітер постійний і сильний. Вітрові турбіни мають кілька лопатей, які розташовані високо на вежах, які обертаються на вітрі та збирають потужність.
Експерти галузі кажуть, що Сполучені Штати мають достатньо вітрових ресурсів, щоб фактично подвоїти поточну потужність вітрової генерації, і це приносить низку екологічних переваг. Тільки в Америці енергія вітру запобігає викиду близько 62 мільйонів тонн парникових газів і зберігає 20 мільярдів галонів води щорічно.
Потенційні перешкоди для будівництва вітряних електростанцій включають громадські суперечки щодо розміщення вітряних турбін, виклики дозволів, фінансові проблеми та технічні питання, такі як потреба в інфраструктурі для передачі електроенергії до електричної мережі, яка обслуговує клієнтів. Однак, якщо ви хочете побудувати власну вітрову електростанцію, це не так вже й складно зробити.
Початок роботи: планування вітрової електростанції
Будівництво вітряної електростанції — це великий проект, який потребує команд спеціалістів, які займатимуться багатьма аспектами проекту — від концепції та планування до реалізації. Планування особливо важливо для цього типу генератора енергії. Необхідно оцінити правильне розташування на предмет будь-яких ризиків для дикої природи, отримати дозволи, а самі турбіни перевірити.
По-перше, переконайтеся, що ви вибрали місце з достатніми вітровими ресурсами. Найкращі місця для комерційних ВЕС мають швидкість вітру 13 миль на годину (6 метрів на секунду) або більше, відповідно Американська вітроенергетична асоціація. Хоча може здатися, що чим більше вітру, тим краще, занадто сильний вітер може навантажити обладнання та зробити проект дорожчим.
Спеціальні карти швидкості вітру можуть допомогти вам визначити регіон із відповідними вітровими ресурсами. Наприклад, Міністерство енергетики США пропонує зручний карта вітру. Ви також можете проводити вимірювання енергії вітру самостійно, використовуючи інструмент під назвою анемометр на місці, яке ви розглядаєте. Деякі штати навіть пропонують програми позики анемометра. Ваш інженер може використовувати спеціалізовані служби та програмне забезпечення для оптимізації розташування, наприклад Windnavigator і GH WindFarmer, які аналізують топографію, погодні умови та аеродинаміку.
Крім того, вам потрібно врахувати особливі проблеми цільового розташування, такі як доступ до дороги, потенційний шумовий вплив, мерехтливі тіні від лопатей і культурні проблеми.
Оцінка ризиків для дикої природи
Обертові лопаті вітрових турбін можуть вбивати зникаючих птахів, кажанів, хижих і водоплавних птахів, тому найкраще розташувати турбіни подалі від жвавих коридорів дикої природи та щорічних міграційних шляхів. The Служба охорони рибних ресурсів і дикої природи США Консультативний комітет із вказівок щодо вітрових турбін рекомендує багаторівневий підхід, який включає попередній аналіз оцінка, характеристика ділянки та польові дослідження для прогнозування та оцінки видів і середовищ існування, які постраждали вітрова електростанція.
Як розробник сайту, вам потрібно тісно співпрацювати з відповідним державним органом (або дозвільним органом), щоб зменшити та пом’якшити загибель тварин через вітроелектростанцію. У деяких випадках вам можуть дозволити побудувати вітроелектростанцію в чутливих районах, якщо ви зміните її роботу, щоб вона була більш сприятливою для дикої природи. Наприклад, від вас можуть вимагати тимчасово зупинити турбіни під час міграційних сезонів або в періоди слабкого вітру, коли кажани найбільш активні, а вихід електроенергії мінімальний.
Витрати та фінансування ВЕС
Подумайте про те, скільки енергії ви хочете виробити — або скільки може виробити сайт — і скільки грошей ви можете витратити. Лише купівля вітрових турбін може повернути вам в середньому 1,37 мільйона доларів за мегават потужності.
Як правило, комунальним підприємствам дешевше розробляти вітроенергетичні установки, ніж приватним інвесторам, оскільки комунальні підприємства можуть скористатися сприятливими фінансові структури, які знижують витрати приблизно на 30%, або приблизно 1,4 цента за кіловат-годину, згідно зі звітом, фінансованим Департаментом США Енергія.
Урядові програми стимулювання також спрощують розвиток вітрової електростанції. Податковий кредит на виробництво (PTC) тепер надає податковий кредит у розмірі 2,3 цента за кіловат-годину протягом першого десятиліття експлуатації.
Щоб спрогнозувати вирівняну вартість фінансування вашого вітрового проекту, вставте свої конкретні дані в інтерактив Інструменти BITES (сценарії будівель, промисловості, транспорту та електроенергії), надані Національною лабораторією відновлюваної енергетики. Ви також можете переглянути базу даних державні та федеральні стимули для відновлюваної енергії.
Переконайтеся, що ваша ферма відповідає юридичним вимогам
Виробники електроенергії керуються федеральними законами, такими як Закон про політику регулювання комунальних послуг 1978 р. (PURPA), Закон про енергетичну політику 2005 року (EPACT 2005) і Закон про енергетичну незалежність і безпеку 2007 року (EISA 2007). Окремі штати також по-різному тлумачать, як застосовуються ці федеральні закони, і вони так і мають різноманітні повноваження щодо сприяння відновлюваній енергетиці через законодавство щодо портфельних стандартів відновлюваної енергетики (RPS).
Юрист або консультант, який спеціалізується на розвитку відновлюваної енергетики, може допомогти вам зорієнтуватися в законах, які регулюють запропонований вами проект. Ці люди також можуть допомогти вам отримати різні дозволи на будівництво та екологічні дозволи, які вам знадобляться від державних установ.
Якщо ваша вітроелектростанція розміщуватиметься на державній території або має партнера з федерального агентства, отримання дозволу може залежати від офіційного процесу оцінки впливу на навколишнє середовище. Наприклад, вітряні електростанції, розміщені на території, якою керує Бюро управління земельними ресурсами США, регулюються певними вказівками, призначеними для захисту видів та інших природних ресурсів, що перебувають під федеральною охороною.
Визначте обладнання та дизайн вітрової електростанції
Сучасні вітряні турбіни витонченіші та більші за старомодні вітряки, з величезними лопатями та вежами заввишки з багатоповерхові будинки. Точне розміщення цих турбін на ВЕС впливає на загальне виробництво енергії.
Як правило, чим більша вітряна турбіна, тим більша її генеруюча потужність. Найбільш часто встановлювана вітряна турбіна має потужність 1,5 мегават і може забезпечити енергією до 500 будинків, але новіші моделі працюють навіть більше. General Electric на веб-сайті наведено потужності до 3,4 мегават для використання на суші та до шести мегават для використання в морі. Інші провідні виробники вітрових турбін включають Vestas, Goldwind, Enercon, Siemens, Sulzon, Gamesa, United Power, Ming Yang і Nordex.
Великі та важкі вітрові турбіни вимагають більшого фундаменту, і їх встановлення коштує дорожче. Офшорні вітрові турбіни повинні бути розроблені для умов океану. Вітрові турбіни рідко працюють на повну потужність, оскільки їх виробництво енергії залежить від погоди.
Крім вітрогенераторів для роботи вітряної електростанції потрібні система збору електроенергії, трансформатори, мережа зв'язку, підстанції. Більше того, інформаційна система диспетчерського контролю та збору даних (SCADA) використовується для моніторингу ефективності. Інженер може порекомендувати відповідне обладнання та розміщення турбіни на основі вашої ділянки, фінансів та енергетичних цілей.
Безпечна пропускна здатність передачі
Якщо ви плануєте комерційну вітрову електростанцію, вам потрібен спосіб доставки енергії оптовим чи роздрібним клієнтам. Як правило, для цього потрібні лінії електропередачі, які з’єднують потужність вітрової електростанції з мережею передачі електроенергії — енергетичною мережею — у вашому регіоні. Комерційним вітровим електростанціям у віддалених місцях може бути складно забезпечити пропускну спроможність і взаємозв’язок з мережею.
Крім того, менші вітрові електростанції можна використовувати як спеціальне джерело електроенергії для громади чи бізнесу. У цих випадках вітрова електростанція може не потребувати підключення до звичайної електричної мережі. Однак, щоб продати надлишкову електроенергію, вам все одно потрібен спосіб доставити цю електроенергію до електричної компанії.
Щоб отримати додаткову інформацію, зверніться до Національної лабораторії відновлюваної енергії (NREL), яка співпрацює з розробниками вітрової енергетики для забезпечення пропускної спроможності та взаємозв’язку. Utility Wind Integration Group також надає ресурси для підключення вітрової електростанції до електричної системи.
Встановити, протестувати та запустити обладнання
Будівництво ВЕС може бути завершено протягом кількох місяців. Однак вам може спочатку знадобитися побудувати дороги до місця для транспортування вітрових турбін та іншого обладнання.
Для кожної вітряної турбіни вам потрібно буде вирити яму та заповнити її залізобетоном, який слугуватиме стабілізуючою основою. Цей процес більш складний у скелястих умовах або на морських вітрових електростанціях. Коли фундамент буде підготовлено, вам потрібно буде встановити турбіни за допомогою спеціальних підйомників.
Далі ви розмістите електропроводку та системи та проведете тести, щоб переконатися, що всі елементи працюють належним чином. Часто потрібно шість місяців, перш ніж усунути переломи і вітроелектростанція досягне повної комерційної виробничої потужності.
Кожна вітряна турбіна потребує приблизно тижневого планового обслуговування на рік. Американська вітроенергетична асоціація каже, що для обслуговування кожні 10 мегават встановленої генеруючої потужності потрібен один вітротехнік.
