Kuinka paljon maata tarvitaan tuulivoimaloihin?

Vuodesta 2007 lähtien tuulivoimakapasiteetti Yhdysvalloissa on kasvanut 30 prosenttia vuodessa, nopeammin kuin mikään muu sähköntuotantotekniikka. Kasvuvauhti jatkaa kasvuaan tuuliteknologian käytön monimutkaisuudesta huolimatta. Esimerkiksi tuulipuistojen asianmukaisesta sijoittelusta ja niiden tehokkaan asentamisen edellyttämästä maa-alasta on edelleen kysyttävää. Hyötylaajuisissa tuulivoimaprojekteissa ja asuintuuliturbiineissa on erillinen joukko suunnittelunäkökohtia.

TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)

Tuuliturbiinit tarvitsevat muuttuvan ja keskeytymättömän virtauksen tai ilman toimiakseen tehokkaasti, mikä tarkoittaa, ettei lähellä saa olla esteitä. Tutkijat ovat ehdottaneet, että asuinrakennusten tuulivoimaloille riittää 150 metrin päässä läheisistä esteistä. Tuulipuistovälien ollessa kyseessä turbiinien on oltava vähintään 7 roottorin halkaisijan päässä toisistaan.

Tuuliturbiini on tehokkain, kun se toimii tasaisessa, tasaisessa, muuttumattomassa ja keskeytymättömässä ilmavirrassa. Sitä ei koskaan tapahdu todellisessa maailmassa, mutta suunniteltaessa tuuliturbiinin asentamista sijaintien on oltava mahdollisimman lähellä ihanteita. Asuinrakennuksissa tämä ei ole niinkään kysymys siitä, kuinka paljon tuuliturbiini tarvitsee, vaan kuinka paljon etäisyyttä vaaditaan tuuliturbiinin ja muiden esteiden välillä. Nyrkkisääntö on, että tuuliturbiini asennetaan 150 metrin (492,1 jalan) päähän lähellä olevista esteistä ja korkeuteen siten, että roottorin siipien pohja on 9 metriä (29,5 jalkaa) esteiden yläpuolella, mukaan lukien rakennukset ja puita.

Tuulipuistot ovat suurten turbiinien ryhmiä, jotka on suunniteltu tuottamaan sähkökäyttöistä sähköenergiaa. Tuulipuistojen suuret turbiinit eivät eroa yhdestä asuinrakennuksesta: ne toimivat parhaiten tasaisella tuulella. Jos mikä häiritsee ilmavirtaa, se aiheuttaa turbulenssia, mikä tekee turbiinista vähemmän tehokasta. Jokainen tuuliturbiini luo turbulenssin sen takana ja sen ympäristössä, joten turbiinit on sijoitettava hyvin toisistaan ​​erillään. Tässä tapauksessa etäisyydet ilmaistaan ​​roottorin halkaisijoina. Tuulipuistojen etäisyyden yleinen nyrkkisääntö on, että turbiinit ovat noin 7 roottorin halkaisijan päässä toisistaan. Joten 80 metrin (262 jalan) roottorin on oltava 560 metrin päässä - yli kolmasosa mailista - vierekkäisistä turbiinista. Johns Hopkinsin yliopiston tutkijat ovat ehdottaneet, että kaksinkertainen välimatka lisäisi yleistä tehokkuutta.

Nyrkkisäännöt ovat juuri sitä: yksinkertaistetut lausekkeet saadaksesi karkean kuvan järjestelmävaatimuksista. NREL: n kansallisen uusiutuvan energian laboratorion tutkijat selvittivät, mitä todellisessa maailmassa tapahtuu, tutkimalla 172 laajamittaista tuulivoimahanketta selvittääkseen, kuinka paljon maata he todella käyttävät. Suora maankäyttö mittaa esimerkiksi betonitornipohjan, voimalaitosten ja uusien kulkutien pinta-alaa. Yhdysvalloissa tuuliturbiinien suora maankäyttö on kolme neljäsosaa hehtaaria nimelliskapasiteetin megawattia kohti. Toisin sanoen 2 megawatin tuuliturbiini vaatisi 1,5 hehtaaria maata.

Kaikissa tuulipuistoissa on paljon tilaa turbiinien välillä. Osa tästä tilasta on minimoida turbulenssi, mutta osa on seurata harjanteen viivoja tai välttää muita esteitä. Suuri osa tästä alueesta käytetään muihin tarkoituksiin, kuten maataloustiloihin. NREL-tutkijat kartoittivat myös koko maankäytön. He löysivät karkean keskimääräisen 4 megawatin neliökilometriä kohti (noin 10 megawattia neliökilometriltä). Joten 2 megawatin tuulivoimalan kokonaispinta-ala olisi noin puoli neliökilometriä (noin kaksi kymmenesosaa neliökilometriä).

Lainsäädäntövaatimukset ohjaavat suurelta osin tuulivoimaloiden tarvitsemaa aluetta. Yhdysvalloissa on yli 3000 lääniä - joista suurin osa on vastuussa tuulien kaavoitussäännöksistä - ja on epätodennäköistä, että jokaisella on asiantuntija tuuliturbiinien sijainnista. Tämä johtaa melko mielivaltaisiin säännöksiin. Takaiskuja koskevat säännökset ovat hyvä esimerkki, ja ne voivat vaikuttaa turbiiniryhmän tarvitsemaan tilaan. Koska tuulitekniikka on suhteellisen uutta ja nopeasti muuttuvaa, turbiinien sijoittamisen haitoista tai vaaroista ei ole paljon tietoa lähellä muita rakenteita, joten on olemassa joitakin melkein satunnaisia ​​päätöksiä tuuliturbiinien vähimmäisetäisyydestä kiinteistölinjoista. Yhdysvaltojen takaiskuehdot vaihtelevat etäisyydeltä ", joten turbiinien aiheuttama melu ei ole tunkeutuminen "kaksinkertaiseksi järjestelmän korkeudesta, mukaan lukien roottorin siivet" yhtenäiseen 304,8 metriin (1 000 jalat).