Πόση γη χρειάζεται για ανεμογεννήτριες;

Από το 2007, η ικανότητα παραγωγής αιολικής ενέργειας στις Ηνωμένες Πολιτείες αυξάνεται με ρυθμό 30 τοις εκατό ετησίως, ταχύτερα από οποιαδήποτε άλλη τεχνολογία παραγωγής ενέργειας. Ο ρυθμός ανάπτυξης συνεχίζει να αυξάνεται παρά την πολυπλοκότητα της χρήσης της τεχνολογίας αιολικής ενέργειας. Για παράδειγμα, εξακολουθούν να υπάρχουν ερωτήματα σχετικά με τη σωστή διάταξη των αιολικών πάρκων και την έκταση γης που απαιτείται για την αποτελεσματική εγκατάσταση τους. Τα έργα αιολικής ενέργειας σε κλίμακα κοινής ωφέλειας και οι οικιακές ανεμογεννήτριες έχουν ένα ολόκληρο ξεχωριστό σύνολο μελετών σχεδιασμού.

TL;DR (Πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα; Δεν έχω διαβάσει)

Οι ανεμογεννήτριες χρειάζονται αμετάβλητη και αδιάκοπη ροή ή αέρα για να λειτουργήσουν αποτελεσματικά, πράγμα που σημαίνει ότι δεν πρέπει να υπάρχουν εμπόδια κοντά. Οι ερευνητές έχουν προτείνει ότι για οικιακές ανεμογεννήτριες αρκούν 150 μέτρα μακριά από κοντινά εμπόδια. Σε περίπτωση απόστασης αιολικών πάρκων, οι τουρμπίνες πρέπει να απέχουν τουλάχιστον 7 διαμέτρους ρότορα μεταξύ τους.

Συστήματα κατοικιών

Μια ανεμογεννήτρια είναι πιο αποτελεσματική όταν λειτουργεί σε μια σταθερή, ομαλή, αμετάβλητη και αδιάκοπη ροή αέρα. Αυτό δεν συμβαίνει ποτέ στον πραγματικό κόσμο, αλλά όταν σχεδιάζετε πού να εγκαταστήσετε μια ανεμογεννήτρια, οι τοποθεσίες πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στο ιδανικό. Για τα οικιακά συστήματα αυτό δεν είναι τόσο θέμα του πόση περιοχή χρειάζεται η ανεμογεννήτρια αλλά της απόστασης που απαιτείται μεταξύ της ανεμογεννήτριας και άλλων εμποδίων. Ένας εμπειρικός κανόνας είναι η εγκατάσταση μιας ανεμογεννήτριας 150 μέτρα (492,1 πόδια) μακριά από οποιοδήποτε κοντινό εμπόδιο και σε ύψος τέτοιο ώστε το κάτω μέρος των πτερυγίων του ρότορα να είναι 9 μέτρα (29,5 πόδια) πάνω από τα εμπόδια, συμπεριλαμβανομένων των κτιρίων και των δέντρων .

Wind Farm Turbine Spacing

Τα αιολικά πάρκα είναι συστοιχίες μεγάλων ανεμογεννητριών που έχουν σχεδιαστεί για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια σε κλίμακα χρησιμότητας. Οι μεγάλες ανεμογεννήτριες στα αιολικά πάρκα δεν διαφέρουν από τις οικιακές ανεμογεννήτριες από μία άποψη:λειτουργούν καλύτερα με ομαλή ροή ανέμου. Εάν κάτι διαταράσσει τη ροή του αέρα, δημιουργεί αναταράξεις, καθιστώντας τον στρόβιλο λιγότερο αποδοτικό. Κάθε ανεμογεννήτρια δημιουργεί αναταράξεις στην περιοχή πίσω και γύρω της, επομένως οι ανεμογεννήτριες πρέπει να απέχουν αρκετά μεταξύ τους. Οι αποστάσεις σε αυτή την περίπτωση εκφράζονται σε διαμέτρους ρότορα. Ο γενικός εμπειρικός κανόνας για την απόσταση των αιολικών πάρκων είναι ότι οι ανεμογεννήτριες απέχουν περίπου 7 διαμέτρους ρότορα μεταξύ τους. Έτσι, ένας ρότορας 80 μέτρων (262 ποδιών) θα πρέπει να απέχει 560 μέτρα -- περισσότερο από το ένα τρίτο του μιλίου -- από παρακείμενους στρόβιλους. Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins έχουν προτείνει ότι η διπλάσια απόσταση θα αύξανε τη συνολική απόδοση.

Άμεση χρήση γης

Οι εμπειρικοί κανόνες είναι ακριβώς αυτό:απλοποιημένες εκφράσεις για να έχετε μια γενική ιδέα των απαιτήσεων του συστήματος. Για να μάθουν τι συμβαίνει στον πραγματικό κόσμο, ερευνητές στο Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας, NREL, ερεύνησαν 172 μεγάλης κλίμακας έργα αιολικής ενέργειας για να δουν πόση γη πραγματικά χρησιμοποιούν. Η άμεση χρήση γης είναι ένα μέτρο της έκτασης τέτοιων πραγμάτων όπως ο τσιμεντένιος πύργος, οι υποσταθμοί ηλεκτρικής ενέργειας και οι νέοι δρόμοι πρόσβασης. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, η άμεση χρήση γης για ανεμογεννήτριες ανέρχεται στα τρία τέταρτα του στρέμματος ανά μεγαβάτ ονομαστικής χωρητικότητας. Δηλαδή, μια ανεμογεννήτρια 2 μεγαβάτ θα απαιτούσε 1,5 στρέμματα γης.

Συνολική περιοχή αιολικού πάρκου

Σε κάθε αιολικό πάρκο υπάρχει πολύς χώρος μεταξύ των ανεμογεννητριών. Κάποιο μέρος αυτού του χώρου είναι για να ελαχιστοποιήσει τις αναταράξεις, αλλά κάποιο μέρος είναι να ακολουθήσει τις γραμμές κορυφογραμμής ή να αποφύγει άλλα εμπόδια. Μεγάλο μέρος αυτής της περιοχής χρησιμοποιείται για άλλους σκοπούς, όπως γεωργικές εκμεταλλεύσεις. Οι ερευνητές του NREL ερεύνησαν επίσης αυτή τη συνολική χρήση γης. Βρήκαν έναν χονδρικό μέσο όρο 4 μεγαβάτ ανά τετραγωνικό χιλιόμετρο (περίπου 10 μεγαβάτ ανά τετραγωνικό μίλι). Επομένως, μια ανεμογεννήτρια 2 μεγαβάτ θα απαιτούσε συνολική επιφάνεια περίπου μισού τετραγωνικού χιλιομέτρου (περίπου τα δύο δέκατα του τετραγωνικού μιλίου).

Ρυθμιστικές απαιτήσεις

Οι κανονιστικές απαιτήσεις οδηγούν σε μεγάλο βαθμό την περιοχή που απαιτούν οι ανεμογεννήτριες. Υπάρχουν περισσότερες από 3.000 κομητείες στις Ηνωμένες Πολιτείες -- οι περισσότερες από αυτές είναι υπεύθυνες για τους κανονισμούς αιολικής ζώνης -- και είναι απίθανο η καθεμία να έχει έναν ειδικό για τη θέση των ανεμογεννητριών. Αυτό οδηγεί σε ορισμένους αρκετά αυθαίρετους κανονισμούς. Οι διατάξεις για οπισθοδρομήσεις είναι ένα καλό παράδειγμα και θα μπορούσαν να έχουν αντίκτυπο στην ποσότητα χώρου που χρειάζεται μια συστοιχία στροβίλων. Επειδή η αιολική τεχνολογία είναι σχετικά νέα και μεταβάλλεται ταχέως, δεν υπάρχουν πολλά δεδομένα σχετικά με τα μειονεκτήματα ή τους κινδύνους της τοποθέτησης ανεμογεννητριών κοντά σε άλλες κατασκευές, επομένως υπάρχουν κάποιες σχεδόν τυχαίες αποφάσεις σχετικά με την ελάχιστη απόσταση που πρέπει να εντοπιστούν οι ανεμογεννήτριες από τις γραμμές ιδιοκτησίας. Οι κανονισμοί οπισθοδρόμησης στις Ηνωμένες Πολιτείες ποικίλλουν από απόσταση "έτσι ώστε ο θόρυβος από τους στρόβιλους να μην είναι εισβολή", έως "διπλάσιο το ύψος του συστήματος, συμπεριλαμβανομένων των πτερυγίων του ρότορα", σε ομοιόμορφο 304,8 μέτρα (1.000 πόδια).