Koliko zemlje je potrebno za vetrne turbine?

Od leta 2007 zmogljivosti za proizvodnjo vetra v ZDA rastejo s hitrostjo 30 odstotkov na leto, hitreje kot katera koli druga tehnologija za proizvodnjo električne energije. Stopnja rasti se še naprej povečuje kljub zapletenosti uporabe vetrne tehnologije. Na primer, še vedno obstajajo vprašanja o pravilni postavitvi vetrnih elektrarn in količini površine, ki je potrebna za njihovo učinkovito namestitev. Projekti komunalne vetrne elektrarne in stanovanjske vetrne turbine imajo povsem ločen sklop konstrukcijskih vidikov.

TL; DR (predolgo; Nisem prebral)

Vetrne turbine potrebujejo nespremenljiv in neprekinjen pretok ali zrak za učinkovito delovanje, kar pomeni, da v bližini ne sme biti ovir. Raziskovalci menijo, da je za stanovanjske vetrnice dovolj 150 metrov od bližnjih ovir. V primeru razmika vetrnih elektrarn morajo biti turbine oddaljene najmanj 7 premerov rotorja.

Vetrna turbina je najučinkovitejša, kadar deluje v enakomernem, gladkem, nespremenljivem in neprekinjenem zračnem toku. To se nikoli ne zgodi v resničnem svetu, vendar morajo biti lokacije, ko načrtujemo, kje namestiti vetrno turbino, čim bližje idealu. Pri stanovanjskih sistemih to ni toliko vprašanje, koliko površine potrebuje vetrna turbina, temveč koliko razdalje je treba med vetrno turbino in drugimi ovirami. Osnovno pravilo je, da vetrno turbino namestite 150 metrov (492,1 čevljev) od bližnjih ovir in na višini tako, da bo dno lopatic rotorja 9 metrov (29,5 čevljev) nad ovirami, vključno z zgradbami in drevesa.

Vetrne elektrarne so nizi velikih turbin, namenjenih za proizvodnjo električne energije v splošnem obsegu. Velike turbine v vetrnih elektrarnah se v enem pogledu ne razlikujejo od stanovanjskih turbin: najbolje delujejo z gladkim tekočim vetrom. Če kar koli moti pretok zraka, ustvarja turbulenco, zaradi česar je turbina manj učinkovita. Vsaka vetrna turbina ustvarja turbulenco v območju za seboj in okoli nje, zato morata biti turbini dobro razmaknjeni. Razdalje so v tem primeru izražene v premerih rotorja. Splošno pravilo za razmik med vetrnimi elektrarnami je, da so turbine oddaljene približno 7 premerov rotorja. Torej bi moral biti 80-metrski rotor oddaljen 560 metrov - več kot tretjino milje - od sosednjih turbin. Raziskovalci z univerze Johns Hopkins so predlagali, da bi dvakrat več razmika povečalo splošno učinkovitost.

Prava palca so le to: poenostavljeni izrazi, da dobite grobo predstavo o sistemskih zahtevah. Da bi ugotovili, kaj se dogaja v resničnem svetu, so raziskovalci iz Nacionalnega laboratorija za obnovljive vire energije NREL raziskali 172 obsežnih vetrnih projektov, da bi ugotovili, koliko zemlje v resnici uporabljajo. Neposredna raba zemljišča je merilo površine takšnih površin, kot so betonska stolpna ploščica, električne postaje in nove dostopne ceste. V ZDA neposredna raba zemljišč za vetrne turbine znaša tri četrtine hektarja na megavat nazivne moči. To pomeni, da bi 2-megavatna vetrna turbina potrebovala 1,5 hektarja zemlje.

V kateri koli vetrni elektrarni je med turbinami veliko prostora. Del tega prostora je namenjen zmanjšanju turbulenc, drugi pa po grebenskih linijah ali izogibanju drugim oviram. Velik del tega območja se uporablja za druge namene, na primer za kmetijske kmetije. Raziskovalci NREL so tudi raziskali to skupno rabo zemljišč. Ugotovili so približno 4 megavate na kvadratni kilometer (približno 10 megavatov na kvadratni kilometer). Torej bi 2-megavatna vetrna turbina potrebovala skupno približno pol kvadratnega kilometra (približno dve desetini kvadratnega kilometra).

Predpisane zahteve v veliki meri vplivajo na območje, ki ga zahtevajo vetrne turbine. V ZDA je več kot 3000 okrožij - večina jih je odgovornih za predpise o določanju območja vetra - in malo verjetno je, da ima vsak svojega strokovnjaka za umestitev vetrnih turbin. To vodi do precej samovoljnih predpisov. Določbe za ovire so dober primer in bi lahko vplivale na količino prostora, ki ga potrebuje turbinska mreža. Ker je vetrna tehnologija razmeroma nova in se hitro spreminja, ni veliko podatkov o slabostih ali nevarnostih umeščanja turbin v bližini drugih struktur, zato obstaja nekaj skoraj naključnih odločitev o najmanjši razdalji vetrnih turbin, ki naj bi se nahajale od nepremičnin. Predpisi o nazadovanju v ZDA se razlikujejo od daljave, "tako da hrup iz turbin ni vdora, "na" dvakratno višino sistema, vključno z lopaticami rotorja, "na enakomernih 304,8 metra (1.000 čevljev).