Πώς να οικοδομήσουμε ένα αγρόκτημα αιολικής ενέργειας

Ο άνεμος είναι ένας από τους πιο βιώσιμους φυσικούς πόρους της γης όσον αφορά την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Το μόνο που χρειάζεται να κάνετε για να το εκμεταλλευτείτε είναι να κατασκευάσετε μια ανεμογεννήτρια που μετατρέπει την κίνηση του αέρα σε κινητική ενέργεια.

Η καταγραφή του ανέμου σε μεγάλη κλίμακα, ωστόσο, απαιτεί ένα αιολικό πάρκο - μια συλλογή ειδικά σχεδιασμένων ανεμογεννητριών τοποθετημένων σε όλο το τοπίο ή στον ωκεανό, όπου οι άνεμοι είναι σταθεροί και ισχυροί. Οι ανεμογεννήτριες έχουν πολλαπλές λεπίδες, οι οποίες είναι τοποθετημένες ψηλά στους πύργους, οι οποίες περιστρέφονται στην αύρα και τη δύναμη συγκομιδής.

Οι εμπειρογνώμονες της βιομηχανίας λένε ότι οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν αρκετούς αιολικούς πόρους για να διπλασιάσουν αποτελεσματικά τη σημερινή χωρητικότητα παραγωγής αιολικής ενέργειας και ότι με αυτόν τον τρόπο έρχονται με λίγα περιβαλλοντικά οφέλη Μόνο στην Αμερική, η αιολική ενέργεια εμποδίζει την απελευθέρωση περίπου 62 εκατομμυρίων τόνων αερίων θερμοκηπίου και εξοικονομεί 20 δισεκατομμύρια γαλόνια νερού ετησίως.

Τα πιθανά εμπόδια για την κατασκευή αιολικών πάρκων περιλαμβάνουν τη δημόσια αντιπαράθεση σχετικά με την τοποθέτηση των ανεμογεννητριών, επιτρέποντας προκλήσεις, οικονομικές ανησυχίες και τεχνικά ζητήματα, όπως η ανάγκη υποδομής για τη μετάδοση της ηλεκτρικής ενέργειας στο ηλεκτρικό δίκτυο που εξυπηρετεί τους πελάτες. Ωστόσο, αν θέλετε να κατασκευάσετε το δικό σας αιολικό πάρκο, δεν είναι πραγματικά πολύ δύσκολο να το κάνετε.

Ξεκινώντας: Σχεδιάζοντας το αιολικό σας πάρκο

Η οικοδόμηση ενός αιολικού πάρκου είναι ένα μεγάλο έργο που απαιτεί ομάδες ειδικών να χειρίζονται τις πολλές πτυχές του έργου από τη σύλληψη μέχρι τον προγραμματισμό, την υλοποίηση. Πολλοί προγραμματισμοί πηγαίνουν πίσω από την κατασκευή αυτού του ειδικού τύπου γεννήτριας ενέργειας, από την επιλογή της κατάλληλης θέσης και την εκτίμηση του κινδύνου για την άγρια ​​φύση, την απόκτηση των κατάλληλων αδειών και την εφαρμογή και δοκιμή των ίδιων των στροβίλων.

Πρώτον, βεβαιωθείτε ότι έχετε επιλέξει μια τοποθεσία που διαθέτει αρκετούς αιολικούς πόρους. Οι καλύτερες τοποθεσίες για εμπορικά αιολικά πάρκα έχουν ταχύτητα ανέμου 13 μίλια ανά ώρα (6 μέτρα / δευτερόλεπτο) ή περισσότερο, σύμφωνα με την Αμερικανική Ένωση Αιολικής Ενέργειας. Πάρα πολύ άνεμος μπορεί πραγματικά να στραγγίξει εξοπλισμό και να κάνει το έργο πιο ακριβό.

Ειδικοί χάρτες ταχύτητας ανέμου μπορούν να σας βοηθήσουν να εντοπίσετε μια περιοχή με κατάλληλους αιολικούς πόρους. Για παράδειγμα, το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ προσφέρει έναν εύχρηστο χάρτη ανέμου, αλλά μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε ένα εργαλείο που ονομάζεται ανεμόμετρο για τη μέτρηση της αιολικής ενέργειας σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία. Ορισμένα κράτη προσφέρουν ακόμη και προγράμματα δανειοδότησης με ανερμόμετρα. Ο μηχανικός σας μπορεί να χρησιμοποιεί εξειδικευμένες υπηρεσίες και λογισμικό, όπως το windNavigator και το GHWindFarmer, για την ανάλυση της τοπογραφίας, των καιρικών συνθηκών και της αεροδυναμικής για τη βελτιστοποίηση της θέσης.

Επιπλέον, θα πρέπει να λάβετε υπόψη σας ειδικές ανησυχίες σχετικά με την τοποθεσία προορισμού, όπως την οδική πρόσβαση, τις πιθανές επιπτώσεις του θορύβου, τις σκιές από τις λεπίδες και τα πολιτιστικά θέματα.

Αξιολόγηση των κινδύνων, των γεωργικών δαπανών και της χρηματοδότησης

Οι περιστρεφόμενες λεπίδες στις ανεμογεννήτριες μπορούν να σκοτώσουν απειλούμενα με εξαφάνιση πτηνά, νυχτερίδες, αρπακτικά και υδρόβια πτηνά, οπότε είναι καλύτερα να τοποθετήσετε τους στρόβιλους μακριά από τους πολυσύχναστους διαδρόμους άγριας ζωής και τα ετήσια μεταναστευτικά μονοπάτια. Η Συμβουλευτική Επιτροπή για τις Ανεμογεννήτριες των Ηνωμένων Πολιτειών της Αμερικής για τα ψάρια και την άγρια ​​φύση συνιστά μια κλιμακωτή προσέγγιση η οποία περιλαμβάνει προκαταρκτική αξιολόγηση, χαρακτηρισμό τοποθεσίας και μελέτες πεδίου για την πρόβλεψη και την αξιολόγηση των ειδών και των οικοτόπων που υπέστησαν ζημίες από το αιολικό πάρκο.

Ως υπεύθυνος ανάπτυξης ιστότοπου, θα πρέπει να συνεργαστείτε στενά με την αρμόδια κυβερνητική υπηρεσία (ή αρμόδια αρχή) για να μειώσετε και να μετριάσετε τους θανάτους των ζώων λόγω του αιολικού πάρκου. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ενδέχεται να σας επιτραπεί η κατασκευή του αιολικού πάρκου εάν αλλάξετε τη λειτουργία του ώστε να είναι πιο φιλική προς την άγρια ​​φύση.Για παράδειγμα, μπορεί να σας ζητηθεί να σταματήσετε προσωρινά τους στρόβιλους κατά τη διάρκεια της εποχής μετανάστευσης και κατά τη διάρκεια περιόδων χαμηλού ανέμου, όταν οι νυχτερίδες είναι πιο ενεργοί και η απόδοση ισχύος είναι ελάχιστη.

Σκεφτείτε πόση ενέργεια θέλετε να παράγετε - ή πόσο μπορεί να παράγει ο ιστότοπος - και πόσα χρήματα μπορείτε να ξοδέψετε. Η αγορά αιολικών στροβίλων από μόνη της μπορεί να σας επαναφέρει κατά μέσο όρο 1,37 εκατομμύρια δολάρια ανά megawatt χωρητικότητας.

Γενικά, είναι φθηνότερο για επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας να αναπτύξουν εγκαταστάσεις αιολικής ενέργειας από ό, τι για τους ιδιώτες επενδυτές επειδή οι επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας μπορούν να αξιοποιήσουν ευνοϊκές δομές χρηματοδότησης που μειώνουν το κόστος κατά περίπου 30% ή περίπου 1,4 σεντ ανά κιλοβατώρα, σύμφωνα με έκθεση που χρηματοδοτείται από τις ΗΠΑ Τμήμα Ενέργειας.

Τα κυβερνητικά προγράμματα τόνωσης διευκολύνουν επίσης την ανάπτυξη ενός αιολικού πάρκου. Η πίστωση φόρου παραγωγής (PTC) παρέχει τώρα μια φορολογική πίστωση 2,3 σεντ ανά κιλοβατώρα κατά τη διάρκεια της πρώτης δεκαετίας λειτουργίας. Εάν αρχίσετε να κατασκευάζετε την εγκατάσταση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας πριν από το 2020, μπορείτε να κάνετε μια αμετάκλητη εκλογή για να διεκδικήσετε μια Credit Tax Credit (ITC).

Για να προβάλλετε το επίπεδο κόστους χρηματοδότησης του έργου σας για αιολική ενέργεια, συνδέστε τα συγκεκριμένα στοιχεία σας στα διαδραστικά εργαλεία BITES (Κτίρια, Βιομηχανία, Μεταφορές & Σενάρια) που παρέχει το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας. Μπορεί επίσης να θέλετε να περιηγηθείτε στη βάση δεδομένων κρατικών και ομοσπονδιακών κινήτρων για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

Εξασφαλίστε ότι η φάρμα σας πληροί τις νομικές απαιτήσεις

Οι παραγωγοί ηλεκτρικού ρεύματος διέπονται από ομοσπονδιακούς νόμους όπως ο νόμος του 1978 για την κανονιστική πολιτική των δημόσιων υπηρεσιών κοινής ωφέλειας (PURPA), ο νόμος περί ενεργειακής πολιτικής του 2005 (EPACT 2005) και ο νόμος περί ανεξαρτησίας και ασφάλειας ενέργειας του 2007 (EISA 2007). Επιπλέον, τα μεμονωμένα κράτη έχουν διαφορετικές ερμηνείες για τον τρόπο με τον οποίο εφαρμόζονται αυτοί οι ομοσπονδιακοί νόμοι και έχουν διαφορετικές εντολές για την προώθηση της ανανεώσιμης ενέργειας μέσω της νομοθεσίας περί ανανεώσιμων χαρτοφυλακίων (RPS).

Ένας δικηγόρος ή σύμβουλος ειδικευμένος στην ανάπτυξη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας μπορεί να σας βοηθήσει να περιηγηθείτε στους νόμους που διέπουν το προτεινόμενο έργο σας. Θα χρειαστείτε επίσης διάφορες οικοδομικές και περιβαλλοντικές άδειες από κρατικούς φορείς.

Εάν το αιολικό πάρκο σας θα βρίσκεται σε κυβερνητικό ακίνητο ή έχει ομοσπονδιακό συνεργάτη, η άδεια μπορεί να εξαρτάται από μια επίσημη διαδικασία εκτίμησης περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Για παράδειγμα, τα αιολικά πάρκα που τοποθετούνται σε ακίνητα που διαχειρίζεται το αμερικανικό γραφείο διαχείρισης γης διέπονται από ορισμένες κατευθυντήριες γραμμές που αποσκοπούν στην προστασία ομοσπονδιακά προστατευόμενων ειδών και άλλων φυσικών πόρων.

Προσδιορισμός εξοπλισμού και σχεδιασμού αιολικού πάρκου

Οι σύγχρονες ανεμογεννήτριες είναι πιο κομψές και μεγαλύτερες από τους παλιομοδίτικους ανεμόμυλους, με τεράστιες λεπίδες και πύργους τόσο ψηλούς όσο και πολυώροφα. Η ακριβής τοποθέτηση αυτών των στροβίλων σε ένα αιολικό πάρκο επηρεάζει τη συνολική παραγωγή ενέργειας.

Κατά γενικό κανόνα, όσο μεγαλύτερη είναι η ανεμογεννήτρια, τόσο μεγαλύτερη είναι η παραγωγική της ικανότητα. Η πιο συνηθισμένη ανεμογεννήτρια έχει χωρητικότητα 1,5 μεγαβάτ και μπορεί να τροφοδοτήσει μέχρι 500 σπίτια, αλλά τα νεότερα μοντέλα λειτουργούν ακόμη μεγαλύτερα. Ο ιστότοπος της General Electric παραθέτει μεγέθη μέχρι 3,4 megawatts για χρήση στη ξηρά και μέχρι 6 megawatts για offshore. Άλλοι κορυφαίοι κατασκευαστές ανεμογεννητριών περιλαμβάνουν τα Vestas, Goldwind, Enercon, Siemens, Sulzon, Gamesa, United Power, Ming Yang και Nordex.

Οι μεγάλες και βαριές ανεμογεννήτριες απαιτούν μεγαλύτερα θεμέλια και κοστίζουν περισσότερο για εγκατάσταση. Οι υπεράκτιες ανεμογεννήτριες πρέπει να σχεδιάζονται για συνθήκες ωκεανού. Οι ανεμογεννήτριες σπάνια λειτουργούν με πλήρη ισχύ, καθώς η παραγωγή ενέργειας τους εξαρτάται από τις καιρικές συνθήκες.

Εκτός από τις ανεμογεννήτριες, ένα αιολικό πάρκο απαιτεί ένα σύστημα συλλογής ηλεκτρικής ενέργειας, μετασχηματιστές, ένα δίκτυο επικοινωνιών και υποσταθμούς.Επιπλέον, χρησιμοποιείται σύστημα παρακολούθησης ελέγχου και απόκτησης δεδομένων (SCADA) για την παρακολούθηση της απόδοσης. Ένας μηχανικός μπορεί να συστήσει κατάλληλη τοποθέτηση εξοπλισμού και στροβίλων με βάση τους στόχους σας, τους πόρους χρηματοδότησης και τους ενεργειακούς στόχους.

Ασφαλής Μεταφορική Ικανότητα

Αν σχεδιάζετε ένα αιολικό πάρκο εμπορικής κλίμακας, χρειάζεστε έναν τρόπο να παραδώσετε ενέργεια σε πελάτες χονδρικής ή λιανικής. Τυπικά αυτό απαιτεί γραμμές μεταφοράς που συνδέουν την έξοδο του αιολικού σας πάρκου με το δίκτυο μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, το «ενεργειακό δίκτυο» στην περιοχή σας. Τα εμπορικά αιολικά πάρκα που βρίσκονται σε απομακρυσμένες τοποθεσίες μπορούν να βρουν μια πρόκληση για την εξασφάλιση της μεταφορικής ικανότητας και της διασυνδεσιμότητας με το δίκτυο.

Εναλλακτικά, μικρότερα αιολικά πάρκα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ειδική πηγή ηλεκτρικής ενέργειας για μια κοινότητα ή επιχείρηση. Σε αυτές τις περιπτώσεις, το αιολικό πάρκο μπορεί να μην απαιτεί σύνδεση με το κανονικό ηλεκτρικό δίκτυο. Ωστόσο, για να πουλήσετε υπερβολική ισχύ, εξακολουθείτε να χρειάζεστε έναν τρόπο να παραδώσετε αυτήν την ενέργεια στο ηλεκτρικό δίκτυο.

Ελέγξτε με το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (NREL), το οποίο συνεργάζεται με τους αιολικούς προγραμματιστές για την εξασφάλιση δυναμικότητας μεταφοράς και διασυνδεσιμότητας. Η Ομάδα Ενεργειακής Ενσωμάτωσης Wind παρέχει επίσης πόρους για τη σύνδεση ενός αιολικού πάρκου στο ηλεκτρικό σύστημα.

Εγκαταστήστε, δοκιμάστε και εκτελέστε τον εξοπλισμό

Η κατασκευή αιολικού πάρκου μπορεί να ολοκληρωθεί μέσα σε λίγους μήνες. Εντούτοις, ίσως χρειαστεί πρώτα να χτίσετε δρόμους στο χώρο για να μετακομίσετε σε ανεμογεννήτριες και άλλο εξοπλισμό.

Για κάθε ανεμογεννήτρια, θα χρειαστεί να ανασκάψετε μια τρύπα και να την γεμίσετε με οπλισμένο σκυρόδεμα για να χρησιμεύσετε ως σταθεροποιητικό θεμέλιο. αυτή η διαδικασία είναι πιο απαιτητική σε βραχώδεις συνθήκες ή υπεράκτια αιολικά πάρκα. Μόλις προετοιμαστεί το θεμέλιο, θα χρειαστεί να τοποθετήσετε τους στροβίλους με εξειδικευμένους ανυψωτήρες.

Στη συνέχεια, θα τοποθετήσετε τις ηλεκτρικές καλωδιώσεις και τα συστήματα στη θέση τους και θα εκτελέσετε δοκιμές για να βεβαιωθείτε ότι όλα τα στοιχεία λειτουργούν σωστά. Χρειάζεται συχνά έξι μήνες πριν από την σιδερώσεις και το αιολικό πάρκο επιτυγχάνει πλήρη εμπορική παραγωγική ικανότητα.

Κάθε ανεμογεννήτρια χρειάζεται ετήσια συντήρηση περίπου εβδομάδας. Ο Σύνδεσμος Αμερικανικής Αιολικής Ενέργειας λέει ότι χρειάζεται ένας τεχνικός αιολικής ενέργειας να εξυπηρετεί κάθε 10 megawatts εγκατεστημένης παραγωγικής ικανότητας.