Hvordan bygge en vindkraftfarme

Vinden er en av jordens mest bærekraftige naturressurser når det gjelder å generere elektrisk kraft. For å utnytte det, alt du trenger å gjøre er å konstruere en vindkraftsturbin som konverterer bevegelsen av luften til kinetisk energi. For å gjøre det i stor skala, trenger du imidlertid en vindpark-en samling spesialdesignede vindmøller plassert over landskapet eller havet, der vindene er jevn og sterk. Vindturbiner har flere kniver, som er satt høyt på tårn, som snurrer i brisen og høster kraft.

Bransjeeksperter sier at USA har nok vindressurser til effektivt å doble sin nåværende vindproduksjonskapasitet, og at det kommer med en rekke miljøfordeler. Bare i Amerika forhindrer vindkraft frigjøring av omtrent 62 millioner tonn klimagasser, og den sparer 20 milliarder liter vann årlig.

Potensielle hindringer for å bygge vindparker inkluderer den offentlige kontroversen om plassering av vindturbinene, og tillater utfordringer, økonomiske bekymringer og tekniske problemer, for eksempel behovet for infrastruktur for å overføre kraften til det elektriske nettet som betjener kunder. Imidlertid, hvis du ønsker å konstruere din egen vindpark, er det ikke så vanskelig å gjøre.

Komme i gang: Å planlegge vindparken din

Å bygge en vindpark er et stort prosjekt som krever at team av spesialister skal håndtere de mange aspektene ved prosjektets fra unnfangelse og planlegging av implementering. Planlegging er spesielt avgjørende for denne typen energigenerator. Riktig plassering må vurderes for eventuelle risikoer for dyreliv, tillatelser må anskaffes, og selve turbinene må testes.

Først, sørg for å velge et sted som har nok vindressurser. De beste stedene for kommersielle vindparker har vindhastigheter på 13 miles per time (6 meter per sekund) eller mer, ifølge American Wind Energy Association. Selv om det kan virke som jo mer vind, jo bedre, kan for mye vind sil utstyr og gjøre prosjektet dyrere.

Spesielle vindhastighetskart kan hjelpe deg med å identifisere et område med passende vindressurser. For eksempel u.S. Department of Energy tilbyr et praktisk vindkart. Du kan også ta målinger av vindkraft, ved hjelp av et verktøy som kalles et anemometer, på stedet du vurderer. Noen stater tilbyr til og med anemometer låneprogrammer. Ingeniøren din kan bruke spesialiserte tjenester og programvare for å optimalisere plasseringen, for eksempel Windnavigator og GH Windfarmer, som analyserer topografi, værforhold og aerodynamikk.

Videre må du vurdere spesielle bekymringer for målstedet, for eksempel veiilgang, potensielle støyeffekter, flimrende skygger fra knivene og kulturelle spørsmål.

Vurdering av dyrelivsrisiko

De spinnende knivene på vindmøller kan drepe truede fugler, flaggermus, raptors og vannfugler, så det er best å plassere turbiner bort fra travle dyrelivskorridorer og årlige trekkstier. U.S. Fish and Wildlife Service's Wind Turbine Guidelines Advisory Committee anbefaler en lagdelt tilnærming som inkluderer en foreløpig vurdering, karakterisering av stedet og feltstudier for å forutsi og vurdere artene og naturtypene som er skadet av vindparken.

Som nettstedutvikler må du samarbeide tett med det aktuelle myndighetsorganet (eller tillate myndighet) for å redusere og dempe dyrets død på grunn av vindparken. I noen tilfeller kan du få lov til å bygge vindparken i sensitive områder hvis du endrer driften for å være mer dyrelivsvennlig. For eksempel kan du bli pålagt å stoppe turbiner midlertidig i migrasjonssesonger eller i perioder med lav vind, når flaggermus er mest aktive og strømutbyttet er minimalt.

Vindfarmkostnader og finansiering

Tenk på hvor mye energi du vil produsere-eller hvor mye nettstedet kan produsere-og hvor mye penger du kan bruke. Å kjøpe vindturbiner alene kan sette deg tilbake i gjennomsnitt $ 1.37 millioner per megawatt kapasitet.

Generelt er det billigere for verktøy å utvikle vindkraftfasiliteter enn for private investorer fordi verktøy kan benytte seg av gunstige finansieringsstrukturer som reduserer kostnadene med omtrent 30%, eller omtrent 1.4 cent per kilowattime, ifølge en rapport finansiert av U.S. Department of Energy.

Regjeringsstimulusprogrammer gjør det også lettere å utvikle en vindpark. Produksjonsskattekreditt (PTC) gir nå en 2.3-cent-per-Kilowatt-time skattekreditt i løpet av det første tiåret av drift.

For å projisere de nivåiserte kostnadene for finansiering av vindprosjektet ditt, kobler du dine spesifikke detaljer til de interaktive Bites -verktøyene (bygninger, industri, transport og elektrisitetsscenarier) levert av National Renewable Energy Laboratory. Det kan også være lurt å bla gjennom databasen med statlige og føderale insentiver for fornybar energi.

Forsikre deg om at gården din oppfyller juridiske krav

Elektrisitetsprodusenter styres av føderale lover som loven om lovgivning om offentlige verktøy fra 1978 (Purpa), Energy Policy Act fra 2005 (EPACT 2005), og Energy Independence and Security Act fra 2007 (EISA 2007). Enkeltstater har også forskjellige tolkninger av hvordan disse føderale lovene gjelder, og de har varierende mandater for å fremme fornybar energi gjennom lovgivning om fornybar porteføljestandarder (RPS).

En advokat eller konsulent som spesialiserer seg på utvikling av fornybar energi kan hjelpe deg med å navigere i lovene som regulerer det foreslåtte prosjektet ditt. Disse menneskene kan også hjelpe deg med å skaffe deg de forskjellige bygnings- og miljøtillatelser du trenger fra offentlige etater.

Hvis vindparken din vil sitte på statlig eiendom eller har en føderal byråpartner, kan det være betinget av en formell vurderingsprosess. For eksempel vindparker plassert på eiendommer som administreres av U.S. Bureau of Land Management styres av visse retningslinjer som er ment å beskytte føderalt beskyttede arter og andre naturressurser.

Identifiser utstyr og vindparkdesign

Moderne vindmøller er slankere og større enn gammeldagse vindmøller, med enorme kniver og tårn så høye som høye bygninger. Den nøyaktige plasseringen av disse turbinene på en vindpark påvirker den generelle energiproduksjonen.

Som en generell regel, jo større vindturbin, desto større er dens generasjonskapasitet. Den mest installerte vindturbinen har en kapasitetsvurdering på 1.5 megawatt og kan drive opp til 500 hjem, men nyere modeller kjører enda større. General Electrics nettsted viser størrelser på opptil 3.4 megawatt for bruk på land og opptil seks megawatt for offshore bruk. Andre ledende vindmølleprodusenter inkluderer Vestas, Goldwind, Enercon, Siemens, Sulzon, Gamesa, United Power, Ming Yang og Nordex.

Store og tunge vindmøller krever større fundamenter, og de koster mer å installere. Offshore vindmøller må være designet for havforhold. Vindmøller kjøres sjelden med full kapasitet siden energiproduksjonen deres er væravhengig.

I tillegg til vindmøller, krever en vindpark et elektrisk strøminnsamlingssystem, transformatorer, et kommunikasjonsnettverk og transformatorstasjoner. Dessuten brukes et informasjonssystem for tilsyn og datainnsamling (SCADA). En ingeniør kan anbefale passende utstyr og turbinplassering basert på nettsted, økonomi og energimål.

Sikker overføringskapasitet

Hvis du planlegger en vindpark i kommersiell skala, trenger du en måte å levere energi til engros eller detaljhandel. Vanligvis krever dette overføringslinjer som kobler produksjonen fra vindparken til det elektriske kraftoverføringsnettverket-energienett i regionen din. Kommersielle vindparker på avsidesliggende steder kan synes det er utfordrende å sikre overføringskapasitet og sammenkobling med nettet.

Alternativt kan mindre vindparker brukes som en dedikert strømkilde for et fellesskap eller virksomhet. I disse tilfellene kan det hende at vindparken ikke krever en lenke til det vanlige elektriske nettet. For å selge overflødig kraft, trenger du fortsatt en måte å levere den strømmen til det elektriske verktøyet.

For mer informasjon, ta kontakt med National Renewable Energy Laboratory (NREL), som samarbeider med vindutviklere for å sikre overføringskapasitet og sammenkobling. Utility Wind Integration Group gir også ressurser for å koble en vindpark til det elektriske systemet.

Installer, test og kjør utstyret

Vindfarmbygging kan fullføres i løpet av noen måneder. Imidlertid kan det hende du først må bygge veier inn på stedet for å hente vindmøller og annet utstyr.

For hver vindmølle må du grave ut et hull og fylle det med armert betong for å tjene som et stabiliserende fundament. Denne prosessen er mer krevende under steinete forhold eller på havvindparker. Når grunnlaget er forberedt, må du oppføre turbinene med spesialiserte heiser.

Deretter vil du sette elektriske ledninger og systemer på plass og kjøre tester for å sikre at alle elementene fungerer som de skal. Det tar ofte seks måneder før knekkene blir strøket ut og vindparken oppnår full kommersiell produksjonskapasitet.

Hver vindturbin trenger omtrent en ukes rutinemessig vedlikehold per år. American Wind Energy Association sier at det tar en vindtekniker å betjene hver 10 megawatt installert generasjonskapasitet.