Wie man eine Windkraftfarm baut

Wind ist eine der nachhaltigsten natürlichen Ressourcen der Erde, wenn es um die Erzeugung von elektrischer Energie geht - alles, was Sie tun müssen, um sie zu nutzen, ist eine Windkraftanlage zu bauen, die die Bewegung der Luft in kinetische Energie.

Für die Erfassung von Wind in großem Maßstab ist jedoch ein Windpark erforderlich, eine Sammlung speziell entwickelter Windkraftanlagen, die quer über die Landschaft verteilt sind, oder ein Ozean, in dem die Winde gleichmäßig und stark sind. Windturbinen haben mehrere Schaufeln, die hoch auf Türmen stehen, die sich in der Brise drehen und Kraft gewinnen.

Branchenexperten sagen, dass die Vereinigten Staaten über genügend Windressourcen verfügen, um ihre derzeitige Windkraftkapazität effektiv zu verdoppeln, und dies bringt eine Reihe von Umweltvorteilen mit sich. Allein in Amerika verhindert die Windkraft die Freisetzung von rund 62 Millionen Tonnen Treibhausgasen und erspart jährlich 20 Milliarden Gallonen Wasser.

Zu ​​den potenziellen Hindernissen für den Bau von Windparks gehören die öffentliche Kontroverse über die Platzierung der Windenergieanlagen, die Herausforderungen, Finanzierungsprobleme und technische Probleme wie die Notwendigkeit der Übertragung von Strom durch die Infrastruktur in das Stromnetz. Wenn Sie jedoch Ihren eigenen Windpark bauen wollen, ist das eigentlich nicht schwer.

Erste Schritte: Planen Sie Ihren Windpark

Der Bau eines Windparks ist ein großes Projekt, das Teams von Spezialisten erfordert, um die vielen Aspekte des Projekts von der Konzeption über die Planung bis zur Implementierung zu bewältigen. Von der Auswahl des richtigen Standorts und der Bewertung des Risikos für Wildtiere bis hin zum Erwerb der richtigen Genehmigungen und zur Implementierung und Prüfung der Turbinen selbst ist viel Planung für den Bau dieses speziellen Typs von Energieerzeugern erforderlich.

Stellen Sie zunächst sicher, dass Sie einen Standort auswählen, der über ausreichende Windressourcen verfügt. Die besten Standorte für kommerzielle Windparks haben Windgeschwindigkeiten von 13 Meilen pro Stunde (6 Meter / Sekunde) oder mehr, nach der American Wind Energy Association, und zu viel Wind kann Ausrüstung tatsächlich belasten und das Projekt teurer machen.

Spezielle Windgeschwindigkeitskarten helfen Ihnen, eine Region mit geeigneten Windressourcen zu identifizieren. Zum Beispiel bietet das US-Energieministerium eine praktische Windkarte an, aber Sie können auch ein Werkzeug namens Anemometer verwenden, um die Windenergie an einem bestimmten Standort zu messen, und einige Staaten bieten sogar Anemometer-Kreditprogramme an. Ihr Ingenieur kann spezielle Dienste und Software wie windNavigator® und GHWindFarmer verwenden, um Topographie, Wetterbedingungen und Aerodynamik zu analysieren, um den Standort zu optimieren.

Darüber hinaus müssen Sie spezielle Belange des Zielorts berücksichtigen, z. B. den Straßenzugriff, potenzielle Lärmbelästigungen, flackernde Schatten von den Blades und kulturelle Probleme.

Bewertung von Risiken, Betriebskosten und Finanzierung

Die sich drehenden Rotorblätter von Windkraftanlagen können gefährdete Vögel, Fledermäuse, Greifvögel und Wasservögel töten. Daher ist es am besten, Turbinen von belebten Wildtierkorridoren und jährlichen Wanderwegen weg zu positionieren. Der Beratende Ausschuss für Windturbinenrichtlinien des US-amerikanischen Fisch- und Wildtierdienstes empfiehlt die Verwendung eines abgestuften Ansatzes, der eine vorläufige Bewertung, Standortcharakterisierung und Feldstudien umfasst, um die vom Windpark geschädigten Arten und Lebensräume vorherzusagen und zu bewerten.

Als Entwickler der Website müssen Sie eng mit der zuständigen Regierungsbehörde (oder Genehmigungsbehörde) zusammenarbeiten, um die durch den Windpark verursachten Todesfälle von Tieren zu reduzieren und zu mindern. In einigen Fällen kann es Ihnen erlaubt sein, den Windpark zu bauen, wenn Sie seinen Betrieb ändern, um mehr Wildtierfreundlich zu sein - zum Beispiel könnte es erforderlich sein, Turbinen vorübergehend während der Migrationssaison und während Perioden mit wenig Wind zu stoppen, wenn Fledermäuse am meisten sind. Wirkungs- und Leistungsertrag ist minimal.

Denken Sie darüber nach, wie viel Energie Sie erzeugen möchten - oder wie viel die Website produzieren kann - und wie viel Geld Sie ausgeben können. Der Kauf von Windenergieanlagen alleine kann Sie durchschnittlich um 1 $ zurücksetzen. 37 Millionen pro Megawatt Kapazität.

Im Allgemeinen ist es für die Versorger günstiger, Windkraftanlagen zu entwickeln als für private Investoren, weil die Versorger günstige Finanzierungsstrukturen nutzen können, die die Kosten um etwa 30% oder um etwa 1,4 Cent pro Kilowattstunde senken. Bericht finanziert vom US-Energieministerium.

Staatliche Konjunkturprogramme erleichtern auch die Entwicklung eines Windparks. Die Produktionssteuergutschrift (Production Tax Credit, PTC) bietet jetzt in der ersten Betriebsjahresperiode eine Steuergutschrift in Höhe von 2,3% / Kilowattstunde. Wenn Sie vor 2020 mit dem Bau Ihrer Anlage für erneuerbare Energien beginnen, können Sie eine unwiderrufliche Wahl treffen, um einen Investment Tax Credit (ITC) zu beantragen.

Um die gestaffelten Kosten für die Finanzierung Ihres Windprojekts zu prognostizieren, schließen Sie Ihre spezifischen Details an die interaktiven BITES-Tools (Gebäude, Industrie, Transport und Stromszenarien) des National Renewable Energy Laboratory an. Vielleicht möchten Sie auch die Datenbank der staatlichen und föderalen Anreize für erneuerbare Energien durchsuchen.

Stellen Sie sicher, dass Ihre Farm die gesetzlichen Anforderungen erfüllt

Stromerzeuger unterliegen Bundesgesetzen wie dem Regulierungsgesetz für öffentliche Versorgungsunternehmen von 1978 (PURPA), dem Energiepolitikgesetz von 2005 (EPACT 2005) und der Energieunabhängigkeit und -sicherheit. Gesetz von 2007 (EISA 2007); Darüber hinaus haben einzelne Staaten unterschiedliche Interpretationen darüber, wie diese Bundesgesetze gelten, und sie haben unterschiedliche Auflagen zur Förderung erneuerbarer Energien durch Erneuerbare Portfolio Standards (RPS).

Ein Anwalt oder Berater, der sich auf die Entwicklung erneuerbarer Energien spezialisiert hat, kann Ihnen helfen, die Gesetze zu handhaben, die Ihr vorgeschlagenes Projekt regeln. Außerdem benötigen Sie verschiedene Bau- und Umweltgenehmigungen von Regierungsbehörden.

Wenn Ihr Windpark auf Regierungsgrundstücken steht oder einen Partner der Bundesbehörde hat, kann das Genehmigen von einer formalen Umweltverträglichkeitsprüfung abhängig gemacht werden.Zum Beispiel unterliegen Windparks, die auf dem vom US Bureau of Land Management verwalteten Grundstück liegen, bestimmten Richtlinien, die zum Schutz von staatlich geschützten Arten und anderen natürlichen Ressourcen bestimmt sind.

Ausrüstung und Windparkdesign identifizieren

Moderne Windturbinen sind schlanker und größer als altmodische Windmühlen, mit enormen Klingen und Türmen, die so hoch wie Hochhäuser sind. Die genaue Platzierung dieser Turbinen in einem Windpark beeinflusst die gesamte Energieproduktion.

Generell gilt: Je größer die Windenergieanlage, desto größer ist ihre Erzeugungskapazität. Die am häufigsten installierte Windenergieanlage hat eine Nennleistung von 1,5 Megawatt und kann 500 Haushalte mit Strom versorgen. Neuere Modelle sind jedoch noch größer. Die Website von General Electric listet Größen von bis zu 4 Megawatt für den Onshore-Einsatz und bis zu 6 Megawatt für Offshore-Anwendungen auf. Weitere führende Windturbinenhersteller sind Vestas, Goldwind, Enercon, Siemens, Sulzon, Gamesa, United Power, Ming Yang und Nordex.

Große und schwere Windturbinen erfordern größere Fundamente und kosten mehr zu installieren. Offshore-Windenergieanlagen müssen für Ozeanbedingungen ausgelegt sein. Bedenken Sie, dass Windenergieanlagen selten mit voller Leistung laufen, da ihre Energieerzeugung wetterabhängig ist.

Zusätzlich zu Windturbinen benötigt ein Windpark ein System zur Stromgewinnung, Transformatoren, ein Kommunikationsnetzwerk und Unterstationen sowie ein SCADA-System (Überwachungssteuerungs- und Datenerfassungsinformationssystem), um die Leistung zu überwachen. Ihr Ingenieur empfiehlt eine geeignete Ausrüstung und Turbinenplatzierung basierend auf Ihren Standort-, Finanz- und Energiezielen.

Sichere Übertragungskapazität

Wenn Sie einen kommerziellen Windpark planen, müssen Sie Energie an Groß- oder Einzelhandelskunden liefern. Typischerweise erfordert dies Übertragungsleitungen, die den Ausgang Ihres Windparks mit dem Stromübertragungsnetz oder dem Energie- "Netz" in Ihrer Region verbinden. Kommerzielle Windparks an abgelegenen Standorten können es als Herausforderung empfinden, Übertragungskapazität und Interkonnektivität mit dem Netz sicherzustellen.

Alternativ können kleinere Windparks als eigene Stromquelle für eine Gemeinde oder ein Unternehmen genutzt werden. In diesen Fällen benötigt der Windpark möglicherweise keine Verbindung zum regulären Stromnetz. Um jedoch überschüssige Energie zu verkaufen, benötigen Sie noch einen Weg, diese Energie an das Stromversorgungsunternehmen zu liefern.

Wenden Sie sich an das National Renewable Energy Laboratory (NREL), das mit Windentwicklern zusammenarbeitet, um Übertragungskapazität und Interkonnektivität sicherzustellen. Die Utility Wind Integration Group bietet auch Ressourcen für die Anbindung eines Windparks an das elektrische System.

Installieren, testen und betreiben Sie die Ausrüstung

Die Konstruktion des Windparks kann innerhalb weniger Monate abgeschlossen werden. Möglicherweise müssen Sie jedoch zuerst Straßen in die Baustelle bauen, um die Windturbinen und andere Ausrüstung zu transportieren.

Für jede Windturbine müssen Sie ein Loch ausheben und es mit Stahlbeton füllen, um als stabilisierendes Fundament zu dienen, und dieser Prozess ist in felsigen Umgebungen oder Offshore-Windparks anspruchsvoller.Sobald das Fundament jedoch vorbereitet ist, müssen Sie die Turbinen mit speziellen Hebezeugen aufstellen.

Als Nächstes legen Sie die elektrische Verkabelung und die Systeme an und führen Tests durch, um sicherzustellen, dass alle Elemente ordnungsgemäß funktionieren. Es dauert oft sechs Monate, bis alle Knicke ausgebügelt sind und der Windpark die volle kommerzielle Produktionskapazität erreicht.

Jede Windturbine benötigt etwa eine Woche Routinewartung pro Jahr. Die American Wind Energy Association sagt, dass ein Windtechniker alle 10 Megawatt installierte Erzeugungskapazität warten muss.