Hvor mye land trengs for vindmøller?

Siden 2007 har vindkraften i USA vokst i et tempo på 30 prosent per år, raskere enn noen annen kraftgenereringsteknologi. Veksthastigheten fortsetter å øke til tross for kompleksiteten i å bruke vindteknologi. For eksempel er det fremdeles spørsmål om riktig utforming av vindparker og hvor mye landareal som kreves for å installere dem effektivt. Vindkraftprosjekter og vindturbiner i privat skala har et helt eget sett med designhensyn.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

Vindturbiner trenger en uforandret og uavbrutt strømning eller luft for å fungere effektivt, noe som betyr at det ikke må være noen hindringer i nærheten. Forskere har antydet at for vindmøller i boliger er det nok 150 meter fra hindringer i nærheten. Når det gjelder avstand mellom vindparker, må turbiner være minst 7 rotordiametre fra hverandre.

En vindturbin er mest effektiv når den opererer i en jevn, jevn, uforanderlig og uavbrutt luftstrøm. Det skjer aldri i den virkelige verden, men når du planlegger hvor en vindturbin skal installeres, må stedene være så nær idealet som mulig. For boliganlegg er dette ikke så mye et spørsmål om hvor mye areal vindturbinen trenger, men hvor mye avstand som kreves mellom vindturbinen og andre hindringer. En tommelfingerregel er å installere en vindturbin 150 meter (492,1 fot) unna hindringer i nærheten, og i en høyde slik at bunnen av rotorbladene vil være 9 meter (29,5 fot) over hindringene, inkludert bygninger og trær.

Vindparker er matriser med store turbiner designet for å generere elektrisk kraft i bruksskala. De store turbinene i vindparker er ikke annerledes enn boligturbiner på en måte: de fungerer best med jevn flytende vind. Hvis noe forstyrrer luftstrømmen, skaper det turbulens, noe som gjør turbinen mindre effektiv. Hver vindturbin skaper turbulens i området bak og rundt den, så turbinene må være plassert godt fra hverandre. Avstandene uttrykkes i dette tilfellet i rotordiametre. Den generelle tommelfingerregel for avstand mellom vindparker er at turbiner er omtrent 7 rotordiametre fra hverandre. Så en 80 meter (262 fot) rotor må være 560 meter - mer enn en tredjedel av en mil - fra tilstøtende turbiner. Forskere ved Johns Hopkins University har foreslått at dobbelt så mye avstand vil øke total effektivitet.

Tommelfingerregler er nettopp det: forenklede uttrykk for å få en grov ide om systemkrav. For å finne ut hva som skjer i den virkelige verden, undersøkte forskere ved National Renewable Energy Laboratory, NREL, 172 store vindkraftprosjekter for å se hvor mye land de virkelig bruker. Den direkte arealbruken er et mål på arealet av slike ting som betongtårnputen, kraftstasjonene og nye adkomstveier. I USA kommer den direkte arealbruken for vindturbiner inn på tre fjerdedeler acre per megawatt nominell kapasitet. Det vil si at en 2 megawatt vindturbin vil kreve 1,5 dekar land.

I en hvilken som helst vindpark er det mye plass mellom turbiner. Noe av dette rommet er for å minimere turbulens, men noe er å følge rygglinjer eller unngå andre hindringer. Mye av dette området brukes til andre formål, som jordbruksbruk. NREL-forskerne undersøkte også denne totale arealbruken. De fant et grovt gjennomsnitt på 4 megawatt per kvadratkilometer (ca. 10 megawatt per kvadratkilometer). Så en 2 megawatt vindturbin ville kreve et samlet areal på omtrent en halv kvadratkilometer (omtrent to tideler av en kvadratkilometer).

Regulatoriske krav driver i stor grad områdene som vindturbiner krever. Det er mer enn 3000 fylker i USA - de fleste av dem er ansvarlige for reguleringsregler for vindregulering - og det er usannsynlig at hver av dem har en ekspert på plassering av vindturbiner. Det fører til noen ganske vilkårlige regler. Bestemmelsene for tilbakeslag er et godt eksempel, og kan ha innvirkning på hvor mye plass en turbineanlegg trenger. Fordi vindteknologien er relativt ny og raskt i endring, er det ikke mye data om ulempene eller farene ved å plassere turbiner i nærheten av andre strukturer, så det er noen nesten tilfeldige avgjørelser om minimumsavstand for vindturbiner som skal plasseres fra eiendomslinjer. Tilbakeslagsregler i USA varierer fra avstand "slik at støy fra turbinene ikke er en innbrudd, "til" dobbelt så høyt som systemet, inkludert rotorbladene, "til en jevn 304,8 meter (1000 føtter).