Il vento è una delle risorse naturali più sostenibili della Terra quando si tratta di generare energia elettrica. Per sfruttarlo, basta costruire una turbina eolica che converte il movimento dell’aria in energia cinetica. Per farlo su larga scala, però, hai bisogno di un parco eolico, un insieme di turbine eoliche appositamente progettate e posizionate nel paesaggio o nell’oceano, dove i venti sono forti e costanti. Le turbine eoliche hanno lame multiple, poste in alto su torri, che girano nella brezza e raccolgono energia.
Gli esperti del settore dicono che gli Stati Uniti hanno abbastanza risorse eoliche per raddoppiare efficacemente la loro attuale capacità di generazione eolica, e che questo comporta una serie di benefici ambientali. Solo in America, l’energia eolica evita il rilascio di circa 62 milioni di tonnellate di gas serra, e conserva 20 miliardi di galloni d’acqua all’anno.
I potenziali ostacoli alla costruzione di parchi eolici includono la controversia pubblica sul posizionamento delle turbine eoliche, le sfide di autorizzazione, le preoccupazioni finanziarie e le questioni tecniche, come la necessità di infrastrutture per trasmettere l’energia alla rete elettrica che serve i clienti. Tuttavia, se si desidera costruire il proprio parco eolico, non è troppo difficile da fare.
Come iniziare: Pianificare il tuo parco eolico
Costruire un parco eolico è un grande progetto che richiede team di specialisti per gestire i molti aspetti del progetto, dalla concezione e pianificazione alla realizzazione. La pianificazione è particolarmente cruciale per questo tipo di generatore di energia. Si deve valutare il luogo adatto per eventuali rischi per la fauna selvatica, si devono acquisire i permessi e le turbine stesse devono essere testate.
Prima di tutto, assicurati di scegliere un luogo che abbia abbastanza risorse di vento. I migliori siti per i parchi eolici commerciali hanno una velocità del vento di 13 miglia all’ora (6 metri al secondo) o più, secondo l’American Wind Energy Association. Anche se può sembrare che più vento c’è meglio è, troppo vento può affaticare le attrezzature e rendere il progetto più costoso.
Speciali mappe della velocità del vento possono aiutare a identificare una regione con risorse eoliche adeguate. Per esempio, il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti offre una comoda mappa del vento. Puoi anche effettuare tu stesso delle misurazioni dell’energia eolica, usando uno strumento chiamato anemometro, nel sito che stai considerando. Alcuni stati offrono anche programmi di prestito per l’anemometro. Il vostro ingegnere può utilizzare servizi specializzati e software per ottimizzare la posizione, come Windnavigator e GH WindFarmer, che analizzano la topografia, le condizioni meteorologiche e l’aerodinamica.
Inoltre, dovrete considerare le preoccupazioni speciali del luogo di destinazione, come l’accesso stradale, i potenziali impatti del rumore, le ombre tremolanti dalle pale e le questioni culturali.
Valutare i rischi per la fauna selvatica
Le pale che girano sulle turbine eoliche possono uccidere uccelli in pericolo, pipistrelli, rapaci e uccelli acquatici, quindi è meglio posizionare le turbine lontano dai corridoi della fauna selvatica e dai percorsi migratori annuali. L’U.S. Fish and Wildlife Service’s Wind Turbine Guidelines Advisory Committee raccomanda un approccio a più livelli che include una valutazione preliminare, la caratterizzazione del sito e studi sul campo per prevedere e valutare le specie e gli habitat danneggiati dal parco eolico.
Come sviluppatore del sito, dovrai lavorare a stretto contatto con l’agenzia governativa appropriata (o l’autorità che rilascia il permesso) per ridurre e mitigare la morte degli animali dovuta al parco eolico. In alcuni casi, si può essere autorizzati a costruire il parco eolico in aree sensibili se si modifica il suo funzionamento per essere più favorevole alla fauna selvatica. Per esempio, potrebbe essere richiesto di fermare temporaneamente le turbine durante le stagioni di migrazione o durante i periodi di basso vento, quando i pipistrelli sono più attivi e la resa energetica è minima.
Costi e finanziamenti del parco eolico
Pensa a quanta energia vuoi produrre – o a quanta il sito può produrre – e a quanti soldi puoi spendere. L’acquisto di turbine eoliche da solo può farvi spendere una media di 1,37 milioni di dollari per megawatt di capacità.
Generalmente, è più conveniente per le utility sviluppare impianti eolici che per gli investitori privati, perché le utility possono attingere a strutture di finanziamento favorevoli che riducono i costi di circa il 30%, o circa 1,4 centesimi per kilowatt-ora, secondo un rapporto finanziato dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti.
I programmi di stimolo governativi rendono anche più facile sviluppare un parco eolico. Il credito d’imposta sulla produzione (PTC) ora fornisce un credito d’imposta di 2,3 centesimi per chilowatt-ora durante il primo decennio di funzionamento.
Per proiettare il costo livellato del finanziamento del vostro progetto eolico, inserite i vostri dettagli specifici negli strumenti interattivi BITES (edifici, industria, trasporto e scenari elettrici) forniti dal National Renewable Energy Laboratory. Potresti anche voler sfogliare il database degli incentivi statali e federali per le energie rinnovabili.
Assicurati che la tua azienda soddisfi i requisiti legali
I produttori di energia elettrica sono governati da leggi federali come il Public Utility Regulatory Policies Act del 1978 (PURPA), l’Energy Policy Act del 2005 (EPACT 2005) e l’Energy Independence and Security Act del 2007 (EISA 2007). I singoli stati hanno anche diverse interpretazioni di come queste leggi federali si applicano, e hanno diversi mandati per promuovere l’energia rinnovabile attraverso la legislazione Renewable Portfolio Standards (RPS).
Un avvocato o un consulente specializzato nello sviluppo dell’energia rinnovabile può aiutarvi a navigare nelle leggi che regolano il vostro progetto proposto. Queste persone possono anche aiutarvi ad acquisire i vari permessi edilizi e ambientali di cui avrete bisogno dalle agenzie governative.
Se il vostro parco eolico si troverà su una proprietà del governo o ha un partner dell’agenzia federale, il permesso può essere subordinato a un processo formale di valutazione dell’impatto ambientale. Per esempio, i parchi eolici collocati su proprietà gestite dall’U.S. Bureau of Land Management sono governati da certe linee guida intese a proteggere le specie protette a livello federale e altre risorse naturali.
Identificare le attrezzature e il design del parco eolico
Le turbine eoliche moderne sono più eleganti e più grandi dei vecchi mulini a vento, con enormi pale e torri alte come grattacieli. Il posizionamento preciso di queste turbine su un parco eolico influisce sulla sua produzione complessiva di energia.
Come regola generale, più grande è la turbina eolica, maggiore è la sua capacità di generazione. La turbina eolica più comunemente installata ha una capacità di 1,5 megawatt e può alimentare fino a 500 case, ma i modelli più recenti sono ancora più grandi. Il sito web di General Electric elenca dimensioni fino a 3,4 megawatt per uso onshore e fino a sei megawatt per uso offshore. Altri produttori leader di turbine eoliche includono Vestas, Goldwind, Enercon, Siemens, Sulzon, Gamesa, United Power, Ming Yang e Nordex. Le turbine eoliche offshore devono essere progettate per le condizioni dell’oceano. Le turbine eoliche funzionano raramente a piena capacità perché la loro produzione di energia dipende dalle condizioni atmosferiche.
Oltre alle turbine eoliche, un parco eolico richiede un sistema di raccolta di energia elettrica, trasformatori, una rete di comunicazione e sottostazioni. Inoltre, un sistema di supervisione, controllo e acquisizione dati (SCADA) è utilizzato per monitorare le prestazioni. Un ingegnere può raccomandare l’attrezzatura adatta e il posizionamento della turbina in base al tuo sito, alle tue finanze e ai tuoi obiettivi energetici.
Capacità di trasmissione sicura
Se stai pianificando un parco eolico su scala commerciale, hai bisogno di un modo per fornire energia ai clienti all’ingrosso o al dettaglio. Di solito questo richiede linee di trasmissione che colleghino l’uscita del vostro parco eolico alla rete di trasmissione dell’energia elettrica – la rete energetica – nella vostra regione. I parchi eolici commerciali in località remote possono trovare difficile assicurarsi la capacità di trasmissione e l’interconnettività con la rete.
In alternativa, i parchi eolici più piccoli possono essere usati come fonte dedicata di elettricità per una comunità o un’azienda. In questi casi, il parco eolico può non richiedere un collegamento alla rete elettrica regolare. Tuttavia, per vendere l’energia in eccesso, c’è ancora bisogno di un modo per consegnare quell’energia all’azienda elettrica.
Per maggiori informazioni, consultate il National Renewable Energy Laboratory (NREL), che lavora con gli sviluppatori eolici per assicurare capacità di trasmissione e interconnettività. L’Utility Wind Integration Group fornisce anche risorse per collegare un parco eolico al sistema elettrico.
Installare, testare e far funzionare l’attrezzatura
La costruzione del parco eolico può essere completata in pochi mesi. Tuttavia, potrebbe essere necessario costruire prima delle strade nel sito per trasportare le turbine eoliche e altre attrezzature.
Per ogni turbina eolica, sarà necessario scavare un buco e riempirlo di cemento armato per servire da fondamenta stabilizzanti. Questo processo è più impegnativo in condizioni rocciose o nei parchi eolici in mare aperto. Una volta preparate le fondamenta, sarà necessario erigere le turbine con paranchi specializzati.
Poi, si metteranno a posto i cablaggi e i sistemi elettrici e si faranno dei test per assicurare che tutti gli elementi funzionino correttamente. Spesso ci vogliono sei mesi prima che i nodi siano risolti e il parco eolico raggiunga la piena capacità di produzione commerciale.
Ogni turbina eolica ha bisogno di circa una settimana di manutenzione ordinaria all’anno. L’American Wind Energy Association dice che ci vuole un tecnico del vento per assistere ogni 10 megawatt di capacità di generazione installata.