Как построить ветроэнергетическую ферму

Ветер - один из самых устойчивых природных ресурсов Земли, когда речь заходит о выработке электроэнергии - все, что вам нужно сделать, чтобы использовать его, - это построить ветроэнергетическую турбину, которая преобразует движение воздуха в кинетическая энергия.

При захвате ветра в больших масштабах, однако, требуется ветряная ферма, коллекция специально разработанных ветряных турбин, расположенных по всему ландшафту, или океан, где ветры устойчивы и сильны; ветряные турбины имеют несколько лопастей, которые устанавливаются высоко на башнях, которые вращаются на ветру и собирают энергию.

Отраслевые эксперты говорят, что у США достаточно ресурсов ветра, чтобы эффективно удвоить свои нынешние мощности по ветроэнергетике, и это приводит к множеству экологических выгод. Только в Америке энергия ветра препятствует выпуску около 62 миллионов тонн парниковых газов и ежегодно хранит 20 миллиардов галлонов воды.

Потенциальные препятствия для строительства ветряных электростанций включают общественные разногласия по поводу размещения ветряных турбин, разрешения проблем, проблем финансирования и технических вопросов, таких как потребность в инфраструктуре для передачи электроэнергии в электрическую сеть что обслуживает клиентов, однако, если вы хотите построить собственную ветряную электростанцию, на самом деле это не так сложно сделать.

Начало работы: планирование ветровой фермы

Строительство ветряной фермы - большой проект, который требует от команд специалистов обрабатывать многие аспекты проекта от концепции до планирования. Отбор правильного местоположения и оценка риска для дикой природы для получения надлежащих разрешений, а также внедрение и испытание самих турбин, есть много планов по строительству этого специального типа генератора энергии.

Во-первых, убедитесь, что выбрали место, в котором достаточно ресурсов ветра; по данным Американской ассоциации ветроэнергетики, самые большие участки для коммерческих ветровых электростанций имеют скорость ветра 13 миль в час (6 метров в секунду) и более, и слишком много ветра может на самом деле напрягать оборудование и сделать проект более дорогим.

Специальные карты скорости ветра помогут вам определить регион с подходящими ветровыми ресурсами. Например, Министерство энергетики США предлагает удобную карту ветра, но вы также можете использовать инструмент под названием анемометр для измерения энергии ветра на определенном участке, а некоторые штаты даже предлагают программы кредитования анемометра. Ваш инженер может использовать специализированные сервисы и программное обеспечение, такие как WindNavigator® и GHWindFarmer, для анализа топографии, погодных условий и аэродинамики для оптимизации местоположения.

Кроме того, вам необходимо будет рассмотреть особые проблемы целевого местоположения, такие как доступ к дороге, потенциальные шумовые воздействия, мерцающие тени от лезвий и культурные проблемы.

Оценка рисков, себестоимости и финансирования

Вращающиеся лопасти на ветровых турбинах могут убивать находящихся под угрозой исчезновения птиц, летучих мышей, хищников и водоплавающих птиц, поэтому лучше всего расположить турбины от оживленных коридоров дикой природы и годовых миграционных путей. Консультативный комитет Руководства по ветровым турбинам У. С. рыбы и дикой природы рекомендует использовать многоуровневый подход, который включает предварительную оценку, характеристику участка и полевые исследования для прогнозирования и оценки видов и мест обитания, наносимых ветровой фермой.

В качестве разработчика сайта вам необходимо будет тесно сотрудничать с соответствующим государственным агентством (или разрешать полномочия) по сокращению и смягчению смертности животных из-за ветровой фермы; в некоторых случаях вам может быть разрешено построить ветряную электростанцию, если вы измените ее работу, чтобы быть более дружелюбным к животным - например, вам может потребоваться временно остановить турбины во время миграционного сезона и в периоды низкого ветра, когда летучие мыши больше всего активный и энергетический урожай минимальны.

Подумайте о том, сколько энергии вы хотите произвести или сколько может произвести сайт, и сколько денег вы можете потратить. Только покупка ветровых турбин может вернуть вас в среднем на 1 доллар. 37 миллионов на мегаватт мощности.

Как правило, коммунальные предприятия дешевле развивать ветроэнергетические объекты, чем частные инвесторы, поскольку коммунальные предприятия могут использовать благоприятные финансовые структуры, которые снижают затраты примерно на 30% или примерно на 1,1 цента за киловатт-час, согласно отчет, финансируемый Министерством энергетики США.

Программы стимулирования правительства также облегчают разработку ветровой электростанции. Налоговый кредит на производство (PTC) теперь предусматривает налоговый кредит в размере 2 ¢ / киловатт-часов в течение первого десятилетия работы. Если вы начнете строительство вашего объекта по возобновляемым источникам энергии до 2020 года, вы можете сделать безотзывные выборы, чтобы потребовать инвестиционный налоговый кредит (ITC).

Чтобы спрогнозировать уровень затрат на финансирование вашего проекта по ветру, подключите свои конкретные детали к интерактивным инструментам BITES (сценарии строительства, промышленности, транспорта и электричества), предоставленным Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии. Вы также можете просмотреть базу данных государственных и федеральных стимулов для использования возобновляемых источников энергии.

Обеспечить соответствие вашей ферме требованиям законодательства

Производители электроэнергии регулируются федеральными законами, такими как Закон о государственной политике в области коммунальных услуг 1978 года (PURPA), Закон об энергетической политике от 2005 года (EPACT 2005) и Энергетическая независимость и безопасность Закон 2007 года (EISA 2007); кроме того, отдельные государства имеют разные толкования того, как применяются эти федеральные законы, и у них есть различные мандаты по содействию использованию возобновляемых источников энергии в соответствии с законодательством о возобновляемых портфельных стандартах (RPS).

Адвокат или консультант, специализирующийся на разработке возобновляемых источников энергии, может помочь вам ориентироваться в законах, регулирующих предлагаемый вами проект. Вам также понадобятся различные разрешения на строительство и окружающую среду от правительственных учреждений.

Если ваша ветряная электростанция будет находиться в государственной собственности или иметь партнера федерального агентства, разрешение может зависеть от формального процесса оценки воздействия на окружающую среду.Например, ветряные электростанции, расположенные на собственности, управляемой Бюро землеустройства США, регулируются определенными руководящими принципами, предназначенными для защиты видов, охраняемых федеральным законодательством, и других природных ресурсов.

Определение конструкции оборудования и ветропарка

Современные ветровые турбины более изящные и более крупные, чем старомодные ветряные мельницы, с огромными лопастями и башнями высотой, как высотные здания. Точное размещение этих турбин на ветровой электростанции влияет на ее общее производство энергии.

Как правило, чем больше ветряная турбина, тем больше ее мощность генерации. Наиболее часто устанавливаемая ветряная турбина имеет мощность 1,5 мегаватт и может включать 500 домов, но более новые модели работают еще больше. На веб-сайте General Electric указаны размеры до 3,4 мегаватт для использования на суше и до 6 мегаватт для оффшорных компаний. Другие ведущие производители ветряных турбин включают Vestas, Goldwind, Enercon, Siemens, Sulzon, Gamesa, United Power, Ming Yang и Nordex.

Большие и тяжелые ветровые турбины требуют больших фундаментов и стоят больше времени для установки. Морские ветровые турбины должны быть спроектированы для условий океана. Имейте в виду, что ветряные турбины редко работают на полную мощность, поскольку их генерация энергии зависит от погоды.

В дополнение к ветровым турбинам ветряная электростанция требует системы сбора электроэнергии, трансформаторов, сети связи и подстанций, а также SCADA (система контроля и сбора информации) используется для мониторинга производительности. Ваш инженер порекомендует подходящее оборудование и размещение турбин на основе вашего сайта, финансов и энергетических целей.

Безопасная пропускная способность

Если вы планируете ветряную ферму коммерческого масштаба, вам нужно будет доставить энергию оптовым или розничным клиентам. Как правило, для этого требуются линии электропередачи, связывающие выход вашей ветровой электростанции с сетью электропередачи или энергетической «сеткой» в вашем регионе. Коммерческие ветровые электростанции, расположенные в отдаленных местах, могут найти вызов для обеспечения пропускной способности и взаимосвязи с сеткой.

В качестве альтернативы небольшие ветровые электростанции могут использоваться как выделенный источник электроэнергии для сообщества или бизнеса. В этих случаях ветряная электростанция может не требовать связи с обычной электрической сетью. Однако для продажи избыточной мощности вам все же нужен способ доставить эту энергию электрической утилите.

Обратитесь в Национальную лабораторию возобновляемых источников энергии (NREL), которая работает с разработчиками ветра для обеспечения пропускной способности и взаимосвязи. Интеграционная группа Utility Wind также предоставляет ресурсы для подключения ветровой электростанции к электрической системе.

Установка, испытание и запуск оборудования

Строительство ветряных электростанций может быть завершено в течение нескольких месяцев. Однако сначала вам нужно будет построить дороги на участке для перевозки в ветровых турбинах и другом оборудовании.

Для каждой ветряной турбины вам нужно выкопать яму и заполнить ее железобетоном, чтобы служить стабилизирующим фундаментом, и этот процесс более требователен в каменистых условиях или на морских ветровых электростанциях.Однако, если фундамент подготовлен, вам нужно будет установить турбины со специальными подъемниками.

Затем вы установите электропроводку и системы на место и выполните тесты, чтобы убедиться, что все элементы работают правильно. Это часто занимает шесть месяцев, прежде чем все перегибы стираются, а ветровая ферма достигает полной коммерческой производственной мощности.

Каждая ветряная электростанция нуждается в регулярном обслуживании в течение недели в год. Американская ассоциация ветроэнергетики заявляет, что для обслуживания каждого 10 мегаватт установленной генерирующей мощности требуется один специалист по ветроэнергетике.