Il vento è una delle risorse naturali più sostenibili della terra quando si tratta di generare energia elettrica. Tutto ciò che devi fare per sfruttarlo è costruire una turbina eolica che converta il movimento dell'aria in energia cinetica.
Catturare il vento su larga scala, tuttavia, richiede un parco eolico, una collezione di turbine eoliche appositamente progettate posizionate attraverso il paesaggio o l'oceano, dove i venti sono fermi e forti.
Le turbine eoliche hanno più pale, posizionate in alto sulle torri, che girano nella brezza e raccolgono energia.
Gli esperti del settore affermano che gli Stati Uniti dispongono di risorse eoliche sufficienti a raddoppiare efficacemente la capacità attuale di generazione eolica e che ciò comporta una serie di benefici ambientali. Solo in America, l'energia eolica impedisce il rilascio di circa 62 milioni di tonnellate di gas serra e conserva 20 miliardi di litri d'acqua all'anno.
I potenziali ostacoli alla costruzione di parchi eolici includono polemiche pubbliche sul posizionamento delle turbine eoliche, consentendo sfide, problemi di finanziamento e problemi tecnici, come la necessità di infrastrutture per trasmettere l'energia alla rete elettrica che serve i clienti. Tuttavia, se si desidera costruire il proprio parco eolico, in realtà non è troppo difficile da fare.
Guida introduttiva: pianificazione del parco eolico
Costruire un parco eolico è un grande progetto che richiede che team di specialisti gestiscano i molti aspetti del progetto, dall'ideazione alla pianificazione fino all'implementazione.
Dalla scelta della posizione corretta e alla valutazione del rischio per la fauna selvatica, all'acquisizione dei permessi adeguati, all'implementazione e al collaudo delle turbine stesse, viene pianificata molto sulla costruzione di questo particolare tipo di generatore di energia.
Per prima cosa, assicurati di scegliere un luogo che abbia abbastanza risorse del vento.
I migliori siti per parchi eolici commerciali hanno velocità del vento di 13 miglia all'ora (6 metri / secondo) o più, secondo l'American Wind Energy Association. Troppo vento può effettivamente mettere a dura prova le attrezzature e rendere il progetto più costoso.
Le mappe speciali della velocità del vento possono aiutarti a identificare una regione con risorse eoliche adeguate. Ad esempio, il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti offre una comoda mappa del vento, ma è anche possibile utilizzare uno strumento chiamato anemometro per misurare l'energia eolica in un determinato sito. Alcuni stati offrono anche programmi di prestiti per anemometri. L'ingegnere può utilizzare servizi e software specializzati, come windNavigator e GHWindFarmer, per analizzare la topografia, le condizioni meteorologiche e l'aerodinamica al fine di ottimizzare la posizione.
Inoltre, è necessario considerare le preoccupazioni speciali della posizione target, come l'accesso stradale, i potenziali impatti acustici, le ombre tremolanti delle lame e i problemi culturali.
Valutare rischi, costi aziendali e finanziamenti
Le pale rotanti sulle turbine eoliche possono uccidere uccelli in via di estinzione, pipistrelli, rapaci e uccelli acquatici, quindi è meglio posizionare le turbine lontano dai corridoi selvaggi della fauna selvatica e dai percorsi migratori annuali. Il Comitato consultivo per le linee guida sulle turbine eoliche del Servizio ittico e della fauna selvatica degli Stati Uniti raccomanda un approccio a più livelli che include una valutazione preliminare, la caratterizzazione del sito e studi sul campo per prevedere e valutare le specie e gli habitat danneggiati dal parco eolico.
In qualità di sviluppatore del sito, dovrai lavorare a stretto contatto con l'agenzia governativa appropriata (o l'autorità di autorizzazione) per ridurre e mitigare le morti di animali a causa del parco eolico; in alcuni casi, potresti essere autorizzato a costruire il parco eolico se modifichi la sua operatività per renderlo più favorevole alla natura. Ad esempio, potrebbe essere richiesto di fermare temporaneamente le turbine durante la stagione migratoria e durante i periodi di vento basso, quando i pipistrelli sono più attivi e la resa energetica è minima.
Pensa a quanta energia vuoi produrre - o quanto il sito può produrre - e quanti soldi puoi spendere. Acquistare solo turbine eoliche può farvi risparmiare una media di 1,37 milioni di dollari per megawatt di capacità.
In generale, è più economico per le utility sviluppare impianti eolici che per investitori privati, perché le aziende possono attingere a strutture di finanziamento favorevoli che riducono i costi di circa il 30%, o circa 1,4 centesimi per kilowattora, secondo un rapporto finanziato dagli Stati Uniti Dipartimento dell'Energia.
I programmi di incentivi governativi rendono anche più facile lo sviluppo di un parco eolico. Il credito d'imposta sulla produzione (PTC) ora fornisce un credito d'imposta di 2,3 centesimi per kilowatt / ora durante il primo decennio di attività. Se inizi a costruire il tuo impianto di energia rinnovabile prima del 2020, puoi fare un'elezione irrevocabile per richiedere un credito d'imposta sugli investimenti (ITC).
Per proiettare il costo livellato del finanziamento del tuo progetto eolico, inserisci i tuoi dettagli specifici negli strumenti interattivi BITES (edifici, industria, trasporti ed scenari elettrici) forniti dal National Renewable Energy Laboratory. Potresti anche voler consultare il database degli incentivi statali e federali per le energie rinnovabili.
Assicurati che la tua azienda soddisfi i requisiti legali
I produttori di elettricità sono regolati da leggi federali come la legge sulle politiche di pubblica utilità del 1978 (PURPA), la legge sulla politica energetica del 2005 (EPACT 2005) e la legge sull'indipendenza e la sicurezza energetica del 2007 (EISA 2007). Inoltre, i singoli stati hanno interpretazioni diverse su come si applicano queste leggi federali e hanno diversi mandati per promuovere l'energia rinnovabile attraverso la normativa sui RSP (Renewable Portfolio Standards).
Un avvocato o consulente specializzato nello sviluppo di energia rinnovabile può aiutarti a navigare le leggi che governano il tuo progetto proposto. Avrai anche bisogno di vari permessi di costruzione e ambientali da parte delle agenzie governative.
Se il tuo parco eolico siederà su proprietà del governo o ha un partner di agenzia federale, il permesso può essere subordinato a un processo formale di valutazione dell'impatto ambientale. Ad esempio, i parchi eolici collocati in una proprietà gestita dal Bureau of Land Management degli Stati Uniti sono disciplinati da alcune linee guida volte a proteggere le specie protette federali e altre risorse naturali.
Identifica attrezzature e progettazione di parchi eolici
Le moderne turbine eoliche sono più eleganti e più grandi dei vecchi mulini a vento, con enormi pale e torri alte come grattacieli. Il posizionamento preciso di queste turbine in un parco eolico influisce sulla produzione di energia complessiva.
Come regola generale, più grande è la turbina eolica, maggiore è la sua capacità di generazione. La turbina eolica più comunemente installata ha una capacità nominale di 1,5 megawatt e può alimentare 500 case, ma i modelli più recenti sono ancora più grandi. Il sito Web di General Electric elenca dimensioni fino a 3,4 megawatt per l'uso onshore e fino a 6 megawatt per l'offshore. Altri importanti produttori di turbine eoliche includono Vestas, Goldwind, Enercon, Siemens, Sulzon, Gamesa, United Power, Ming Yang e Nordex.
Grandi e pesanti turbine eoliche richiedono fondazioni più grandi e costano di più da installare. Le turbine eoliche offshore devono essere progettate per le condizioni oceaniche. Le turbine eoliche raramente funzionano a pieno regime poiché la loro generazione di energia dipende dalle condizioni meteorologiche.
Oltre alle turbine eoliche, un parco eolico richiede un sistema di raccolta di energia elettrica, trasformatori, una rete di comunicazione e sottostazioni. Inoltre, un sistema di controllo di supervisione e acquisizione dati (SCADA) viene utilizzato per monitorare le prestazioni. Un ingegnere può raccomandare l'equipaggiamento adatto e il posizionamento della turbina in base al sito, alle finanze e agli obiettivi energetici.
Capacità di trasmissione sicura
Se state pianificando un parco eolico su scala commerciale, avete bisogno di un modo per fornire energia ai clienti all'ingrosso o al dettaglio. In genere ciò richiede linee di trasmissione che collegano l'uscita del tuo parco eolico alla rete di trasmissione di energia elettrica, la rete energetica, nella tua regione. I parchi eolici commerciali ubicati in località remote possono trovare una sfida per garantire la capacità di trasmissione e l'interconnessione con la rete.
In alternativa, i parchi eolici più piccoli possono essere utilizzati come fonte di energia elettrica dedicata per una comunità o un'azienda. In questi casi, il parco eolico potrebbe non richiedere un collegamento alla normale rete elettrica. Tuttavia, per vendere energia in eccesso, è comunque necessario un modo per fornire tale energia all'utenza elettrica.
Verificare con il National Renewable Energy Laboratory (NREL), che collabora con gli sviluppatori eolici per garantire la capacità di trasmissione e l'interconnettività. L'Utility Wind Integration Group fornisce anche risorse per il collegamento di un parco eolico al sistema elettrico.
Installare, testare ed eseguire l'attrezzatura
La costruzione di un parco eolico può essere completata in pochi mesi. Tuttavia, potrebbe essere necessario prima costruire strade nel sito per il traino nelle turbine eoliche e altre apparecchiature.
Per ogni turbina eolica, dovrai scavare un buco e riempirlo con cemento armato per fungere da fondamenta stabilizzanti; questo processo è più impegnativo in condizioni rocciose o in parchi eolici offshore. Una volta preparata la fondazione, però, dovrai montare le turbine con paranchi specializzati.
Successivamente, inserirai i collegamenti elettrici e i sistemi ed eseguirai test per assicurarti che tutti gli elementi funzionino correttamente. Ci vogliono spesso sei mesi prima che i nodi siano risolti e il parco eolico raggiunga la piena capacità di produzione commerciale.
Ogni turbina eolica ha bisogno di circa una settimana di manutenzione ordinaria all'anno. L'American Wind Energy Association dice che un tecnico del vento impiega un tecnico del vento ogni 10 megawatt di capacità di generazione installata.