Koľko pôdy je potrebných pre veterné turbíny?

Od roku 2007 veterná kapacita v USA rástla tempom 30 percent ročne, rýchlejšie ako akákoľvek iná technológia na výrobu energie. Tempo rastu sa naďalej zvyšuje napriek zložitosti využívania veternej technológie. Napríklad stále existujú otázky týkajúce sa správneho usporiadania veterných elektrární a veľkosti rozlohy potrebnej na ich efektívnu inštaláciu. Projekty veternej energie vo verejnom záujme a obytné veterné turbíny majú celú samostatnú sadu konštrukčných úvah.

TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)

Veterné turbíny potrebujú na svoju efektívnu prácu nemenný a neprerušovaný prúd alebo vzduch, čo znamená, že v blízkosti nesmú byť žiadne prekážky. Vedci tvrdia, že pre obytné veterné turbíny stačí 150 metrov od prekážok v okolí. V prípade rozstupu veternej farmy musia byť turbíny vzdialené najmenej 7 priemerov rotorov.

Veterná turbína je najefektívnejšia, keď pracuje v ustálenom, plynulom, nemennom a neprerušovanom prúdení vzduchu. To sa v skutočnom svete nikdy nestane, ale pri plánovaní inštalácie veternej turbíny musia byť miesta čo najbližšie k ideálu. Pre bytové systémy nejde ani tak o to, koľko plochy potrebuje veterná turbína, ale o to, aká veľká vzdialenosť sa vyžaduje medzi veternou turbínou a inými prekážkami. Orientačným pravidlom je inštalácia veternej turbíny vo vzdialenosti 150 metrov od akejkoľvek prekážky v okolí a vo výške tak, aby dno listov rotora bolo 9 metrov (29,5 stôp) nad prekážkami vrátane budov a stromy.

Veterné farmy sú sústavou veľkých turbín určených na výrobu elektrickej energie v praktickom rozsahu. Veľké turbíny vo veterných farmách sa v jednom ohľade nelíšia od domácich turbín: najlepšie fungujú s plynulým prúdením vetra. Ak niečo narúša prúdenie vzduchu, vytvára to turbulencie, vďaka čomu je turbína menej efektívna. Každá veterná turbína vytvára v oblasti za sebou a okolo nej turbulencie, takže turbíny musia byť od seba navzájom vzdialené. Vzdialenosti sú v tomto prípade vyjadrené v priemeroch rotora. Všeobecným pravidlom pre rozstupy veterných fariem je, že turbíny sú od seba vzdialené asi 7 priemerov rotorov. Takže 80-metrový rotor by musel byť 560 metrov - viac ako tretina míle - od susedných turbín. Vedci z Johns Hopkins University tvrdia, že dvojnásobný rozostup by zvýšil celkovú účinnosť.

Základné pravidlá sú len tieto: zjednodušené výrazy, ktoré poskytujú približnú predstavu o systémových požiadavkách. Vedci z Národného laboratória pre obnoviteľné zdroje energie NREL s cieľom zistiť, čo sa deje v skutočnom svete, skúmali 172 rozsiahlych projektov v oblasti veternej energie, aby zistili, koľko pôdy skutočne využívajú. Priame využitie pôdy je mierou oblasti takých vecí, ako je betónová veža, elektrické rozvodne a nové prístupové cesty. V USA dosahuje priame využitie pôdy pre veterné turbíny trištvrte hektára na megawatt menovitej kapacity. To znamená, že 2-megawattová veterná turbína by vyžadovala 1,5 akra pôdy.

V každej veternej farme je medzi turbínami veľa priestoru. Časť tohto priestoru spočíva v minimalizácii turbulencií, časť v smere po hrebeňoch alebo vyhýbaní sa iným prekážkam. Veľká časť tejto oblasti sa využíva na iné účely, napríklad na poľnohospodárske farmy. Vedci z NREL skúmali aj toto celkové využitie pôdy. Zistili hrubý priemer 4 megawatty na kilometer štvorcový (asi 10 megawattov na štvorcovú míľu). Veterná turbína s výkonom 2 megawatty by teda vyžadovala celkovú plochu asi pol štvorcového kilometra (asi dve desatiny štvorcovej míle).

Regulačné požiadavky do veľkej miery poháňajú oblasť, ktorú veterné turbíny vyžadujú. V Spojených štátoch existuje viac ako 3 000 krajov - väčšina z nich je zodpovedná za predpisy o zónovaní vetra - a je nepravdepodobné, že každý z nich má odborníka na umiestňovanie veterných turbín. To vedie k celkom svojvoľným predpisom. Opatrenia týkajúce sa neúspechov sú dobrým príkladom a mohli by mať vplyv na veľkosť priestoru, ktorý pole turbín potrebuje. Pretože veterná technológia je relatívne nová a rýchlo sa mení, nie je k dispozícii veľa údajov o nevýhodách alebo nebezpečenstvách umiestňovania turbín v blízkosti iných štruktúr, takže existujú niektoré takmer náhodné rozhodnutia o minimálnej vzdialenosti, ktoré by veterné turbíny mali byť umiestnené od majetkových čiar. Predpisy o neúspechu v USA sa líšia z diaľky, „takže hluk z turbín nie je vniknutia „do“ dvojnásobku výšky systému, vrátane listov rotora, „na jednotných 304,8 metrov (1 000 nohy).