Vítr je jedním z nejvíce udržitelných přírodních zdrojů země, pokud jde o výrobu elektrické energie. Vše, co musíte udělat, je využít konstrukci větrné turbíny, která přemění pohyb vzduchu na kinetickou energii.
Zachycení větru ve velkém měřítku však vyžaduje větrnou farmu - sbírku speciálně navržených větrných turbín umístěných přes krajinu nebo oceán, kde jsou větry stabilní a silné.
Větrné turbíny mají několik lopatek, které jsou umístěny vysoko na věžích, které se otáčejí ve větru a sbírají energii.
Průmysloví odborníci tvrdí, že Spojené státy mají dostatek větrných zdrojů, aby účinně zdvojnásobily svou současnou kapacitu větrné elektrárny a že to přináší obrovské přínosy pro životní prostředí. Jen v Americe brání větrná energie uvolnění zhruba 62 milionů tun skleníkových plynů a ušetří každoročně 20 miliard galonů vody.
Potenciální překážky budování větrných elektráren zahrnují veřejné diskuse o umístění větrných elektráren, umožnění výzev, obav o financování a technické záležitosti, jako je například potřeba infrastruktury pro přenos energie do elektrické sítě, která slouží zákazníkům. Nicméně, pokud si přejete postavit vlastní větrnou farmu, není to příliš těžké.
Začínáme: Plánování větrné farmy
Budování větrné farmy je velký projekt, který vyžaduje, aby týmy specialistů zvládli mnoho aspektů projektu od koncepce po plánování až po realizaci.
Od výběru správné polohy a posouzení rizika pro volně žijící živočichy až po získání správných povolení a provedení a testování turbín samotných, hodně plánování za sebou stojí za vybudováním tohoto speciálního typu generátoru energie.
Za prvé, nezapomeňte zvolit místo, které má dostatek větrných zdrojů.
Nejlepší místa pro komerční větrné elektrárny mají rychlost větru 13 mil za hodinu (6 m / s) nebo více, podle americké větrné energetické asociace. Příliš mnoho větru může skutečně zatěžovat zařízení a učinit projekt dražší.
Pomocí speciálních map rychlosti větru můžete určit region s vhodnými větrnými zdroji. Například americké ministerstvo energetiky nabízí šikovnou mapu větru, ale můžete také použít nástroj nazvaný anemometr pro měření větrné energie na konkrétním místě. Některé státy dokonce nabízejí anemometrové půjčky. Váš inženýr může využít specializované služby a software, jako jsou windNavigator a GHWindFarmer, k analýze topografie, povětrnostních podmínek a aerodynamiky za účelem optimalizace umístění.
Dále budete muset zvážit zvláštní obavy z cílové lokality, jako je přístup na silnici, potenciální hlukové dopady, blikající stíny z čepelí a kulturní záležitosti.
Hodnocení rizik, nákladů na farmy a financování
Spřádací lopatky na větrných turbínách mohou zabíjet ohrožené ptáky, netopýři, dravce a vodní ptactvo, takže je nejlepší umístit turbíny od rušných chodníků a ročních migračních cest. Americký poradní výbor pro usměrňování větrných turbín v USA pro ryby a divokou zvěř by doporučil postupný přístup, který zahrnuje předběžné hodnocení, charakterizaci lokality a terénní studie s cílem předpovědět a zhodnotit druhy a stanoviště poškozené větrnou farmou.
Jako vývojář webu budete muset úzce spolupracovat s příslušnou vládní agenturou (nebo povolujícím orgánem) ke snížení a zmírnění úmrtí zvířat kvůli větrné farmě; v některých případech vám může být povoleno postavit větrnou farmu, pokud změníte svou činnost tak, aby byla vhodnější pro volně žijící zvířata. Mohli byste například požadovat, abyste dočasně zastavili turbíny během migrační sezóny a během období nízkého větru, kdy jsou netopýři nejaktivnější a výkonnost je minimální.
Přemýšlejte o tom, kolik energie chcete vyrobit - nebo o tom, kolik místa může produkovat - a kolik peněz můžete vynaložit. Koupě větrných turbín sama o sobě může vést průměrně 1,37 milionu dolarů na megawatt kapacity.
Obecně je levnější pro podniky, aby rozvíjely větrné elektrárny, než je to pro soukromé investory, protože podniky mohou využívat příznivé struktury financování, které snižují náklady o zhruba 30 procent nebo kolem 1,4 centů za kilowatthodinu podle zprávy financované USA Oddělení energetiky.
Programy vládních pobídek také usnadňují rozvoj větrné farmy. Daňový úvěr na výrobu (PTC) nyní poskytuje během prvního desetiletí provozu daňový kredit ve výši 2,3 centu za kilowatthodinu. Pokud začnete s výstavbou zařízení na výrobu energie z obnovitelných zdrojů před rokem 2020, můžete učinit neodvolatelné volby pro nárok na investiční daňový kredit (ITC).
Chcete-li navrhnout vyrovnané náklady na financování projektu větrných elektráren, připojte své konkrétní detaily do interaktivních nástrojů BITES (Budovy, průmysl, dopravní a elektrické scénáře), které poskytuje Národní laboratoř pro obnovitelné zdroje energie. Můžete také procházet databázi státních a federálních pobídek pro obnovitelnou energii.
Zajistěte, aby se vaše farma setkala s právními požadavky
Producenti elektřiny se řídí federálními zákony, jako je zákon o veřejných únosných regulačních pravidlech z roku 1978 (PURPA), zákon o energetické politice z roku 2005 (EPACT 2005) a zákon o nezávislosti a bezpečnosti energie z roku 2007 (EISA 2007). Navíc jednotlivé státy mají různé interpretace toho, jak se tyto federální zákony vztahují, a mají různé mandáty na podporu obnovitelných zdrojů energie prostřednictvím právních předpisů o obnovitelných oborech (REN).
Právník nebo konzultant specializující se na vývoj obnovitelných zdrojů energie vám může pomoci létat zákony upravující váš navrhovaný projekt. Budete také potřebovat různé stavební a environmentální povolení od vládních agentur.
Pokud vaše větrná farma bude sedět na majetku státu nebo má federální agenturu partnera, povolování může záviset na formálním procesu posuzování vlivů na životní prostředí. Například větrné elektrárny umístěné na majetku spravovaném Úřadem pro správu půdy USA se řídí určitými pokyny, které mají chránit federálně chráněné druhy a další přírodní zdroje.
Určete zařízení a návrh větrné farmy
Moderní větrné turbíny jsou úhlednější a větąí neľ staromódní větrné mlýny s obrovskými čepelí a věľemi vysokými jako výškové budovy. Přesné umístění těchto turbín na větrné farmy ovlivňuje celkovou výrobu energie.
Obecně platí, že čím větší je větrná turbína, tím větší je její výrobní kapacita. Nejčastěji instalovaná větrná turbína má kapacitu 1,5 megawattů a může napájet 500 domácností, ale novější modely jsou ještě větší. Webové stránky společnosti General Electric uvádějí velikost až 3,4 megawattů pro použití na pevnině a až 6 megawattů pro offshore. Dalšími předními výrobci větrných turbín jsou Vestas, Goldwind, Enercon, Siemens, Sulzon, Gamesa, United Power, Ming Yang a Nordex.
Velké a těžké větrné turbíny vyžadují větší základy a náklady na instalaci. Veterní turbíny na moři musí být navrženy pro podmínky oceánu. Větrné turbíny se zřídka provozují na plný výkon, protože jejich výroba energie závisí na počasí.
Vedle větrných turbín potřebuje větrná elektrárna systém sběru elektrické energie, transformátory, komunikační síť a rozvodny. Navíc se pro sledování výkonu používá informační systém pro dohled a získávání dat (SCADA). Inženýr může doporučit vhodné vybavení a umístění turbíny na základě vašich stránek, financí a energetických cílů.
Zabezpečená přenosová kapacita
Pokud plánujete větrnou farmu v komerčním měřítku, potřebujete způsob, jak dodávat energii velkoodběratelům nebo maloobchodníkům. Obvykle to vyžaduje přenosové vedení, které propojují výstupy vaší větrné farmy s přenosovou sítí - energetickou sítí - ve vaší oblasti. Komerční větrné elektrárny umístěné ve vzdálených lokalitách mohou považovat za výzvu k zajištění přenosové kapacity a propojení s rozvodnou sítí.
Alternativně mohou být menší větrné elektrárny použity jako vyhrazený zdroj elektrické energie pro komunitu nebo podnik. V těchto případech nemusí větrná elektrárna vyžadovat spojení s běžnou elektrickou sítí. Chcete-li prodat přebytečný výkon, stále potřebujete způsob, jak dodávat tuto energii elektrickému zařízení.
Kontaktujte národní laboratoř pro obnovitelné zdroje energie (National Renewable Energy Laboratory, NREL), která spolupracuje s vývojáři větru, aby zajistila přenosovou kapacitu a propojitelnost. Skupina Utility Wind Integration také poskytuje prostředky pro připojení větrné elektrárny do elektrického systému.
Nainstalujte, otestujte a spusťte zařízení
Stavba větrné farmy může být dokončena během několika měsíců. Můžete však nejprve postavit silnice do místa pro vytažení ve větrných turbínách a dalších zařízeních.
Pro každou větrnou turbínu budete muset vykopat díru a naplnit ji železobetonem, aby sloužil jako stabilizační základ. tento proces je náročnější ve skalnatých podmínkách nebo v pobřežních větrných farmách. Jakmile bude základna připravena, budete muset turbíny postavit specializovanými kladkostroji.
Dále uveďte elektrické vedení a systémy na místě a proveďte testy, abyste zajistili správné fungování všech prvků. Často trvá šest měsíců, než jsou kýty vyžehlené a větrná farma dosahuje plné komerční výrobní kapacity.
Každá větrná turbína potřebuje ročně každodenní údržbu za týden. Americká asociace pro větrnou energii říká, že jeden větrný technik potřebuje každých 10 megawattů instalované výrobní kapacity.