ما هي مساحة الأرض اللازمة لتوربينات الرياح؟

منذ عام 2007 ، نمت قدرة توليد الرياح في الولايات المتحدة بمعدل 30 بالمائة سنويًا ، أسرع من أي تقنية أخرى لتوليد الطاقة. يستمر معدل النمو في الزيادة على الرغم من تعقيد استخدام تكنولوجيا الرياح. على سبيل المثال ، لا تزال هناك أسئلة حول التخطيط المناسب لمزارع الرياح ومساحة الأرض المطلوبة لتثبيتها بكفاءة. تشتمل مشاريع طاقة الرياح على نطاق المرافق وتوربينات الرياح السكنية على مجموعة منفصلة كاملة من اعتبارات التصميم.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

تحتاج توربينات الرياح إلى تدفق أو هواء غير متغير وغير متقطع للعمل بفعالية ، مما يعني أنه يجب عدم وجود عوائق في مكان قريب. اقترح الباحثون أن التوربينات الهوائية السكنية على بعد 150 مترًا من العوائق القريبة كافية. في حالة التباعد بين مزارع الرياح ، يجب أن تكون التوربينات على الأقل 7 أقطار دوارة عن بعضها البعض.

تكون توربينات الرياح أكثر فاعلية عندما تعمل في تدفق هواء ثابت وسلس وغير متغير ودون انقطاع. لا يحدث هذا أبدًا في العالم الحقيقي ، ولكن عند التخطيط لمكان تركيب توربينات الرياح ، يجب أن تكون المواقع أقرب ما يمكن إلى الوضع المثالي. بالنسبة للأنظمة السكنية ، لا يتعلق الأمر بقدر كبير بالمساحة التي يحتاجها توربينات الرياح ولكن كم المسافة المطلوبة بين توربينات الرياح والعوائق الأخرى. القاعدة الأساسية هي تركيب توربينات الرياح على بعد 150 مترًا (492.1 قدمًا) من أي عائق قريب ، وعلى ارتفاع بحيث يكون الجزء السفلي من ريش الدوار 9 أمتار (29.5 قدمًا) فوق العوائق ، بما في ذلك المباني و الأشجار.

مزارع الرياح عبارة عن مجموعات من التوربينات الكبيرة المصممة لتوليد طاقة كهربائية على نطاق المرافق. لا تختلف التوربينات الكبيرة في مزارع الرياح عن التوربينات السكنية من ناحية واحدة: فهي تعمل بشكل أفضل مع تدفق الرياح بسلاسة. إذا تسبب أي شيء في اضطراب تدفق الهواء ، فإنه يتسبب في حدوث اضطراب ، مما يجعل التوربين أقل كفاءة. تسبب كل توربينة رياح اضطرابًا في المنطقة الواقعة خلفها وحولها ، لذلك يجب أن تكون التوربينات متباعدة بشكل جيد عن بعضها البعض. يتم التعبير عن المسافات في هذه الحالة بأقطار الدوار. القاعدة العامة لتباعد مزارع الرياح هي أن التوربينات تبعد حوالي 7 أقطار دوارة عن بعضها البعض. لذلك يجب أن يكون الجزء الدوار الذي يبلغ طوله 80 مترًا (262 قدمًا) على بعد 560 مترًا - أكثر من ثلث ميل - من التوربينات المجاورة. اقترح الباحثون في جامعة جونز هوبكنز أن ضعف المسافات من شأنه أن يزيد من الكفاءة الكلية.

القواعد الأساسية هي فقط: التعبيرات المبسطة للحصول على فكرة تقريبية عن متطلبات النظام. لمعرفة ما يحدث في العالم الحقيقي ، قام الباحثون في المختبر الوطني للطاقة المتجددة ، NREL ، بمسح 172 مشروعًا لطاقة الرياح على نطاق واسع لمعرفة مساحة الأرض التي يستخدمونها بالفعل. الاستخدام المباشر للأرض هو مقياس لمساحة أشياء مثل وسادة البرج الخرسانية ومحطات الطاقة الفرعية وطرق الوصول الجديدة. في الولايات المتحدة ، يأتي الاستخدام المباشر للأراضي لتوربينات الرياح بثلاثة أرباع الفدان لكل ميغاواط من السعة المقدرة. أي أن توربينات الرياح 2 ميغاواط تتطلب 1.5 فدان من الأرض.

يوجد في أي مزرعة رياح مساحة كبيرة بين التوربينات. تهدف بعض هذه المساحة إلى تقليل الاضطرابات ، ولكن بعضها يتبع خطوط التلال أو تجنب العوائق الأخرى. يتم استخدام الكثير من هذه المنطقة لأغراض أخرى ، مثل المزارع الزراعية. قام باحثو NREL أيضًا بمسح هذا إجمالي استخدام الأراضي. وجدوا متوسطًا تقريبيًا يبلغ 4 ميغاواط لكل كيلومتر مربع (حوالي 10 ميغاواط لكل ميل مربع). لذا فإن توربينات الرياح 2 ميغاواط تتطلب مساحة إجمالية تبلغ حوالي نصف كيلومتر مربع (حوالي عشرين ميل مربع).

تقود المتطلبات التنظيمية إلى حد كبير المنطقة التي تتطلبها توربينات الرياح. هناك أكثر من 3000 مقاطعة في الولايات المتحدة - معظمها مسؤول عن لوائح تقسيم مناطق الرياح - ومن غير المرجح أن يكون لكل منها خبير في تحديد مواقع توربينات الرياح. هذا يؤدي إلى بعض اللوائح التعسفية للغاية. تعتبر أحكام النكسات مثالًا جيدًا ، ويمكن أن يكون لها تأثير على مقدار المساحة التي تحتاجها مجموعة التوربينات. نظرًا لأن تقنية الرياح جديدة نسبيًا وتتغير بسرعة ، فلا يوجد الكثير من البيانات حول عيوب أو مخاطر تحديد مواقع التوربينات بالقرب من الهياكل الأخرى ، لذلك هناك بعض القرارات العشوائية تقريبًا حول الحد الأدنى للمسافة التي يجب تحديد موقع توربينات الرياح من خطوط الملكية. تختلف لوائح النكسة في الولايات المتحدة من مسافة بعيدة "بحيث لا تكون الضوضاء الصادرة عن التوربينات التطفل ، "إلى" ضعف ارتفاع النظام ، بما في ذلك الشفرات الدوارة ، "إلى زي موحد 304.8 متر (1000 قدم).