Встановлення та обслуговування малої вітрової електричної системи

Виробник вашої вітроенергетичної системи або дилер, у якого ви її придбали, повинен мати змогу допомогти вам встановити вашу невелику вітроенергетичну систему. Ви можете встановити систему самостійно, але перш ніж розпочати проект, задайте собі такі питання:

• Чи можна залити належний цементний фундамент?
• Чи маю я доступ до ліфта або способу безпечного встановлення вежі?
• Чи знаю я різницю між проводкою змінного (AC) та постійного (DC) струму?
• Чи достатньо я знаю про електрику, щоб безпечно підключити турбіну?
• Чи знаю я, як безпечно поводитися з акумуляторами та встановлювати їх?

Якщо ви відповіли «ні» на будь-яке з наведених вище питань, вам, ймовірно, слід доручити встановлення системи системному інтегратору або установнику. Зверніться за допомогою до виробника або зверніться до державного енергетичного управління та місцевої комунальної служби, щоб отримати список місцевих установників систем. Ви також можете перевірити «жовті сторінки» для постачальників послуг з вітроенергетичних систем.

Надійний установник може надавати додаткові послуги, такі як отримання дозволів. Дізнайтеся, чи є установник ліцензованим електриком, попросіть рекомендації та перевірте їх. Ви також можете звернутися до Бюро з покращення ділової практики.

За умови правильного встановлення та обслуговування, невелика вітрова електрична система повинна прослужити до 20 років або довше. Щорічне технічне обслуговування може включати:

• Перевірка та затягування болтів і електричних з'єднань за необхідності
• Перевірка машин на наявність корозії та належного натягу розтяжок
• Перевірка та заміна зношеної стрічки передньої кромки на лопатях турбіни, якщо це необхідно
• Заміна лопаток турбіни та/або підшипників через 10 років, якщо це необхідно.

Якщо у вас немає досвіду для обслуговування системи, ваш установник може запропонувати програму сервісного та технічного обслуговування.

Виробник або дилер вашої системи також може допомогти вам знайти найкраще місце для вашої вітроенергетичної установки. Деякі загальні рекомендації включають:

• Міркування щодо вітрових ресурсів– Якщо ви живете на складній місцевості, ретельно підіберіть місце для встановлення. Наприклад, якщо ви розмістите свою вітрову турбіну на вершині пагорба або на його вітряному схилі, у вас буде більше можливостей для впливу панівних вітрів, ніж у яру або на підвітряному (захищеному) схилі пагорба на одній ділянці. На одній ділянці можуть бути різні вітрові ресурси. Окрім вимірювання або з’ясування річної швидкості вітру, вам необхідно знати про переважаючі напрямки вітру на вашій ділянці. Окрім геологічних формацій, вам необхідно враховувати існуючі перешкоди, такі як дерева, будинки та сараї. Також необхідно враховувати майбутні перешкоди, такі як нові будівлі або дерева, які ще не досягли своєї повної висоти. Вашу турбіну потрібно розташовувати з навітряного боку від будівель та дерев, і вона повинна бути на 9 метрів вище будь-чого, що знаходиться в межах 90 метрів.
• Системні міркування– Обов’язково залиште достатньо місця для підйому та опускання вежі для технічного обслуговування. Якщо ваша вежа оснащена відтяжками, необхідно передбачити місце для відтяжок. Незалежно від того, чи система автономна, чи підключена до мережі, вам також потрібно буде врахувати довжину дроту між турбіною та навантаженням (будинок, акумулятори, водяні насоси тощо). Значна кількість електроенергії може втрачатися внаслідок опору дроту — чим довша довжина дроту, тим більше електроенергії втрачається. Використання більшої кількості дроту або довшого дроту також збільшить вартість встановлення. Втрати на дроті більші, якщо у вас постійний струм (DC) замість змінного струму (AC). Якщо у вас довга дротяна лінія, доцільно інвертувати постійний струм на змінний.

Невеликі вітрові турбіни, що використовуються в житлових приміщеннях, зазвичай мають розмір від 400 Вт до 20 кіловат, залежно від кількості електроенергії, яку ви хочете виробляти.

Типовий будинок використовує приблизно 10 932 кіловат-годин електроенергії на рік (близько 911 кіловат-годин на місяць). Залежно від середньої швидкості вітру в цьому районі, для значного задоволення цього попиту знадобиться вітрова турбіна потужністю 5–15 кіловат. Вітрова турбіна потужністю 1,5 кіловат задовольнить потреби будинку, якому потрібно 300 кіловат-годин на місяць у місці із середньорічною швидкістю вітру 14 миль на годину (6,26 метра за секунду).

Щоб визначити розмір турбіни, яка вам потрібна, спочатку складіть енергетичний бюджет. Оскільки енергоефективність зазвичай дешевша, ніж виробництво енергії, зменшення споживання електроенергії вашим будинком, ймовірно, буде більш економічно ефективним і зменшить розмір вітрової турбіни, яка вам потрібна.

Висота вежі вітрової турбіни також впливає на те, скільки електроенергії генеруватиме турбіна. Виробник повинен допомогти вам визначити необхідну висоту вежі.

Оцінка річного виробництва енергії вітровою турбіною (у кіловат-годинах на рік) – це найкращий спосіб визначити, чи вироблятиме вона та вежа достатньо електроенергії для задоволення ваших потреб.

Виробник вітрових турбін може допомогти вам оцінити очікуване виробництво енергії. Виробник використовуватиме розрахунок, заснований на таких факторах:

• Крива потужності конкретної вітрової турбіни
• Середньорічна швидкість вітру на вашій ділянці
• Висота вежі, яку ви плануєте використовувати
• Розподіл частоти вітру – оцінка кількості годин, протягом яких вітер дутиме з кожною швидкістю протягом середньорічного періоду.

Виробник також повинен скоригувати цей розрахунок з урахуванням висоти вашого майданчика.

Щоб отримати попередню оцінку продуктивності конкретної вітрової турбіни, можна скористатися такою формулою:

AEO = 0,01328 D²В³

Де:

• AEO = Річний вироблений енергообмін (кіловат-години/рік)
• D = Діаметр ротора, фути
• V = Середньорічна швидкість вітру, милі на годину (миль/год), на вашій ділянці

Примітка: різниця між потужністю та енергією полягає в тому, що потужність (кіловати) – це швидкість споживання електроенергії, тоді як енергія (кіловат-години) – це споживана кількість.

Невеликі вітроенергетичні системи можна підключити до системи розподілу електроенергії. Вони називаються мережевими системами. Підключена до мережі вітрова турбіна може зменшити споживання електроенергії від комунальних підприємств для освітлення, побутової техніки та опалення. Якщо турбіна не може забезпечити необхідну вам кількість енергії, комунальне підприємство компенсує різницю. Коли вітрова система виробляє більше електроенергії, ніж потрібно вашому домогосподарству, надлишок відправляється або продається комунальному підприємству.

За такого типу підключення до мережі ваша вітрова турбіна працюватиме лише тоді, коли доступна комунальна мережа. Під час перебоїв з електропостачанням вітрова турбіна повинна вимикатися з міркувань безпеки.

Системи, підключені до мережі, можуть бути практичними за наявності таких умов:

• Ви живете в районі із середньорічною швидкістю вітру щонайменше 10 миль на годину (4,5 метра на секунду).
• Електроенергія, що постачається комунальними службами, дорога у вашому регіоні (близько 10–15 центів за кіловат-годину).
• Вимоги комунального підприємства щодо підключення вашої системи до мережі не є надто дорогими.

Існують вагомі стимули для продажу надлишкової електроенергії або для купівлі вітрових турбін. Федеральні правила (зокрема, Закон про регулювання комунальних послуг 1978 року, або PURPA) вимагають від комунальних підприємств підключатися до малих вітроенергетичних систем та купувати електроенергію з них. Однак, перед підключенням до розподільчих ліній слід звернутися до свого комунального підприємства, щоб вирішити будь-які проблеми з якістю та безпекою електроенергії.

Ваша комунальна компанія може надати вам перелік вимог для підключення вашої системи до мережі. Для отримання додаткової інформації див.підключені до мережі домашні енергетичні системи.

Вітрова енергія може використовуватися в автономних системах, які також називаються автономними системами, не підключеними до системи розподілу електроенергії або мережі. У цих застосуваннях невеликі вітрові електричні системи можуть використовуватися в поєднанні з іншими компонентами, включаючиневелика сонячна електрична система– створювати гібридні енергосистеми. Гібридні енергосистеми можуть забезпечити надійне автономне живлення будинків, ферм або навіть цілих громад (наприклад, проєкту спільного проживання), які знаходяться далеко від найближчих ліній електропередач.

Автономна гібридна електрична система може бути практичною для вас, якщо наведені нижче пункти описують вашу ситуацію:

• Ви живете в районі із середньорічною швидкістю вітру щонайменше 9 миль на годину (4,0 метри на секунду).
• Підключення до мережі відсутнє або може бути здійснене лише за допомогою дорогого розширення. Вартість прокладання лінії електропередач до віддаленого місця для підключення до комунальної мережі може бути непомірно високою, коливаючись від 15 000 до понад 50 000 доларів за милю, залежно від рельєфу місцевості.
• Ви хочете отримати енергонезалежність від комунальних підприємств.
• Ви хочете генерувати чисту енергію.

Для отримання додаткової інформації див. розділ «Експлуатація системи поза мережею».