Depuis 2007, la capacité de production d'énergie éolienne aux États-Unis a augmenté à un rythme de 30 % par an, plus rapidement que toute autre technologie de production d'électricité. Le taux de croissance continue d'augmenter malgré la complexité de l'utilisation de la technologie éolienne. Par exemple, il y a encore des questions sur la bonne disposition des parcs éoliens et la superficie de terrain nécessaire pour les installer efficacement. Les projets d'énergie éolienne à l'échelle des services publics et les éoliennes résidentielles ont un ensemble distinct de considérations de conception.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Les éoliennes ont besoin d'un flux ou d'un flux d'air constant et ininterrompu pour fonctionner efficacement, ce qui signifie qu'il ne doit y avoir aucune obstruction à proximité. Les chercheurs ont suggéré que pour les éoliennes résidentielles, une distance de 150 mètres des obstacles à proximité est suffisante. Dans le cas de l'espacement des parcs éoliens, les turbines doivent être distantes d'au moins 7 diamètres de rotor les unes des autres.
Systèmes résidentiels
Une éolienne est plus efficace lorsqu'elle fonctionne dans un flux d'air constant, régulier, constant et ininterrompu. Cela n'arrive jamais dans le monde réel, mais lors de la planification de l'emplacement d'installation d'une éolienne, les emplacements doivent être aussi proches que possible de l'idéal. Pour les systèmes résidentiels, il ne s'agit pas tant de la surface dont l'éolienne a besoin, mais de la distance requise entre l'éolienne et les autres obstacles. Une règle de base est d'installer une éolienne à 150 mètres (492,1 pieds) de tout obstacle à proximité, et à une hauteur de telle sorte que le bas des pales du rotor soit à 9 mètres (29,5 pieds) au-dessus des obstacles, y compris les bâtiments et des arbres.
Espacement des turbines des parcs éoliens
Les parcs éoliens sont des ensembles de grandes turbines conçues pour générer de l'énergie électrique à l'échelle des services publics. Les grandes éoliennes des parcs éoliens ne sont pas différentes des éoliennes résidentielles sur un point: elles fonctionnent mieux avec un vent doux. Si quelque chose perturbe le flux d'air, cela crée des turbulences, rendant la turbine moins efficace. Chaque éolienne crée des turbulences dans la zone derrière et autour d'elle, de sorte que les éoliennes doivent être bien espacées les unes des autres. Les distances dans ce cas sont exprimées en diamètres de rotor. La règle générale pour l'espacement des parcs éoliens est que les turbines sont distantes d'environ 7 diamètres de rotor les unes des autres. Ainsi, un rotor de 80 mètres (262 pieds) devrait être à 560 mètres – plus d'un tiers de mile – des turbines adjacentes. Des chercheurs de l'Université Johns Hopkins ont proposé qu'un espacement deux fois plus important augmenterait l'efficacité globale.
Utilisation directe des terres
Les règles empiriques ne sont que cela: des expressions simplifiées pour avoir une idée approximative de la configuration système requise. Pour savoir ce qui se passe dans le monde réel, des chercheurs du National Renewable Energy Laboratory, NREL, ont étudié 172 projets éoliens à grande échelle pour voir combien de terres ils utilisent réellement. L'utilisation directe du sol est une mesure de la superficie d'éléments tels que la plate-forme en béton de la tour, les sous-stations électriques et les nouvelles routes d'accès. Aux États-Unis, l'utilisation directe des terres pour les éoliennes est de trois quarts d'acre par mégawatt de capacité nominale. Autrement dit, une éolienne de 2 mégawatts nécessiterait 1,5 acre de terrain.
Superficie totale du parc éolien
Dans tout parc éolien, il y a beaucoup d'espace entre les turbines. Une partie de cet espace sert à minimiser les turbulences, mais une autre consiste à suivre les lignes de crête ou à éviter d'autres obstacles. Une grande partie de cette zone est utilisée à d'autres fins, telles que les fermes agricoles. Les chercheurs du NREL ont également enquêté sur cette utilisation totale des terres. Ils ont trouvé une moyenne approximative de 4 mégawatts par kilomètre carré (environ 10 mégawatts par mile carré). Ainsi, une éolienne de 2 mégawatts nécessiterait une superficie totale d'environ un demi-kilomètre carré (environ deux dixièmes de mile carré).
Exigences réglementaires
Les exigences réglementaires déterminent en grande partie la superficie requise par les éoliennes. Il existe plus de 3 000 comtés aux États-Unis - la plupart d'entre eux sont responsables des réglementations de zonage éolien - et il est peu probable que chacun ait un expert sur l'emplacement des éoliennes. Cela conduit à des réglementations assez arbitraires. Les dispositions relatives aux marges de recul sont un bon exemple et pourraient avoir un impact sur la quantité d'espace dont un groupe de turbines a besoin. Parce que la technologie éolienne est relativement nouvelle et évolue rapidement, il n'y a pas beaucoup de données sur les inconvénients ou les dangers de l'implantation d'éoliennes près d'autres structures, il y a donc des décisions presque aléatoires sur la distance minimale à laquelle les éoliennes doivent être situées des limites de propriété. Aux États-Unis, la réglementation relative aux retraits varie à distance « de sorte que le bruit des turbines n'est pas un intrusion », à « deux fois la hauteur du système, y compris les pales du rotor », à une distance uniforme de 304,8 mètres (1 000 pieds).
