De wind is een van de duurzaamste natuurlijke hulpbronnen op aarde als het gaat om het opwekken van elektrische energie. Om er gebruik van te maken, hoeft u alleen maar een windturbine te bouwen die de beweging van de lucht omzet in kinetische energie. Om dat op grote schaal te doen, heb je echter een windturbinepark nodig – een verzameling speciaal ontworpen windturbines die verspreid staan over het landschap of de oceaan, op plaatsen waar de wind constant en sterk is. Windturbines hebben meerdere bladen, die hoog op torens staan, die draaien in de wind en energie oogsten.
Indeskundigen uit de industrie zeggen dat de Verenigde Staten genoeg windbronnen heeft om de huidige opwekkingscapaciteit effectief te verdubbelen, en dat dit gepaard gaat met een hele reeks milieuvoordelen. In Amerika alleen al voorkomt windenergie de uitstoot van ongeveer 62 miljoen ton broeikasgassen, en het bespaart 20 miljard liter water per jaar.
Mogelijke obstakels voor de bouw van windmolenparken zijn de publieke controverse over de plaatsing van de windturbines, vergunningen, financiële bezwaren, en technische kwesties, zoals de noodzaak van infrastructuur om de stroom te transporteren naar het elektriciteitsnet dat klanten bedient. Als u echter uw eigen windturbinepark wilt bouwen, is dat niet al te moeilijk.
Aan de slag: Planning van uw windmolenpark
De bouw van een windmolenpark is een groot project waarvoor teams van specialisten nodig zijn om de vele aspecten van het project – van concept en planning tot uitvoering – te kunnen uitvoeren. Planning is vooral van cruciaal belang voor dit type energieopwekking. De juiste locatie moet worden beoordeeld op eventuele risico’s voor wilde dieren, vergunningen moeten worden verkregen, en de turbines zelf moeten worden getest.
Zorg er eerst voor dat u een locatie kiest waar voldoende wind staat. De beste locaties voor commerciële windmolenparken hebben windsnelheden van 6 meter per seconde of meer, volgens de American Wind Energy Association. Hoewel het lijkt alsof hoe meer wind hoe beter is, kan te veel wind de apparatuur belasten en het project duurder maken.
Speciale windsnelheidskaarten kunnen u helpen een regio met geschikte windbronnen te identificeren. Het U.S. Department of Energy biedt bijvoorbeeld een handige windkaart. U kunt ook zelf windenergiemetingen verrichten op de plaats die u overweegt, met behulp van een instrument dat anemometer wordt genoemd. Sommige staten bieden zelfs leenprogramma’s voor anemometers aan. Uw ingenieur kan gespecialiseerde diensten en software gebruiken om de locatie te optimaliseren, zoals Windnavigator en GH WindFarmer, die topografie, weersomstandigheden en aerodynamica analyseren.
Daarnaast moet u rekening houden met speciale aandachtspunten van de doellocatie, zoals toegang tot wegen, mogelijke geluidsimpact, flikkerende schaduwen van de wieken, en culturele kwesties.
Beoordeling van risico’s voor wilde dieren
De draaiende wieken van windturbines kunnen bedreigde vogels, vleermuizen, roofvogels en watervogels doden, dus het is het beste om turbines uit de buurt van drukke corridors voor wilde dieren en jaarlijkse trekroutes te plaatsen. De U.S. Fish and Wildlife Service’s Wind Turbine Guidelines Advisory Committee beveelt een trapsgewijze aanpak aan die een voorafgaande beoordeling, karakterisering van de locatie en veldstudies omvat om de soorten en habitats te voorspellen en te beoordelen die door het windpark worden geschaad.
Als locatieontwikkelaar moet u nauw samenwerken met de juiste overheidsinstantie (of vergunningverlenende instantie) om de sterfte van dieren als gevolg van het windpark te verminderen en te verzachten. In sommige gevallen kunt u toestemming krijgen om het windmolenpark in kwetsbare gebieden te bouwen als u de werking ervan wijzigt om het diervriendelijker te maken. U kunt bijvoorbeeld worden verplicht de turbines tijdelijk stil te zetten tijdens het migratieseizoen of in perioden met weinig wind, wanneer vleermuizen het actiefst zijn en de stroomopbrengst minimaal is.
Kosten en financiering van windparken
Bedenk hoeveel energie u wilt produceren – of hoeveel de locatie kan produceren – en hoeveel geld u kunt uitgeven. De aanschaf van windturbines alleen al kost u gemiddeld 1,37 miljoen dollar per megawatt vermogen.
In het algemeen is het voor nutsbedrijven goedkoper om windenergie-installaties te ontwikkelen dan voor particuliere investeerders, omdat nutsbedrijven kunnen profiteren van gunstige financieringsstructuren die de kosten met ongeveer 30% verlagen, of ongeveer 1,4 cent per kilowattuur, volgens een rapport dat is gefinancierd door het Amerikaanse ministerie van Energie.
Overheidsstimuleringsprogramma’s maken het ook eenvoudiger om een windmolenpark te ontwikkelen. De productiebelastingfaciliteit (PTC) biedt nu een belastingkrediet van 2,3 cent per kilowattuur gedurende de eerste tien jaar van exploitatie.
Om een schatting te maken van de genivelleerde kosten van de financiering van uw windproject, kunt u uw specifieke gegevens invoeren in de interactieve BITES-tools (gebouwen, industrie, transport en elektriciteitsscenario’s) die door het National Renewable Energy Laboratory worden aangeboden. U kunt ook de database met staats- en federale stimuleringsmaatregelen voor hernieuwbare energie doorbladeren.
Zorg ervoor dat uw bedrijf voldoet aan de wettelijke vereisten
Elektriciteitsproducenten vallen onder federale wetten, zoals de Public Utility Regulatory Policies Act van 1978 (PURPA), de Energy Policy Act van 2005 (EPACT 2005) en de Energy Independence and Security Act van 2007 (EISA 2007). Individuele staten hebben ook verschillende interpretaties van hoe deze federale wetten van toepassing zijn, en ze hebben verschillende mandaten om hernieuwbare energie te bevorderen door middel van Renewable Portfolio Standards (RPS) wetgeving.
Een advocaat of consultant die gespecialiseerd is in de ontwikkeling van hernieuwbare energie kan u helpen navigeren door de wetten die van toepassing zijn op uw voorgestelde project. Deze mensen kunnen u ook helpen bij het verkrijgen van de diverse bouw- en milieuvergunningen die u van overheidsinstanties nodig zult hebben.
Als uw windmolenpark op overheidseigendom komt te staan of een partner heeft van een federaal agentschap, kan de vergunning afhankelijk zijn van een formeel milieueffectbeoordelingsproces. Bijvoorbeeld, windparken die geplaatst worden op eigendom dat beheerd wordt door het U.S. Bureau of Land Management zijn onderworpen aan bepaalde richtlijnen die bedoeld zijn om federaal beschermde soorten en andere natuurlijke hulpbronnen te beschermen.
Apparatuur en windparkontwerp identificeren
Moderne windturbines zijn gestroomlijnder en groter dan ouderwetse windmolens, met enorme wieken en torens zo hoog als flatgebouwen. De precieze plaatsing van deze turbines in een windmolenpark is van invloed op de totale energieproductie.
In het algemeen geldt: hoe groter de windturbine, hoe groter de opwekkingscapaciteit. De meest geïnstalleerde windturbine heeft een vermogen van 1,5 megawatt en kan tot 500 huizen van stroom voorzien, maar nieuwere modellen zijn nog groter. De website van General Electric vermeldt formaten tot 3,4 megawatt voor onshore gebruik en tot zes megawatt voor offshore gebruik. Andere toonaangevende fabrikanten van windturbines zijn Vestas, Goldwind, Enercon, Siemens, Sulzon, Gamesa, United Power, Ming Yang en Nordex.
Grote en zware windturbines vereisen grotere funderingen, en ze kosten meer om te installeren. Offshore-windturbines moeten worden ontworpen voor de omstandigheden op zee. Windturbines draaien zelden op volle toeren omdat hun energieopwekking afhankelijk is van de weersomstandigheden.
Naast windturbines heeft een windmolenpark een elektrisch stroomverzamelsysteem, transformatoren, een communicatienetwerk en onderstations nodig. Bovendien wordt een SCADA-informatiesysteem (Supervisory Control and Data acquisition) gebruikt om de prestaties te controleren. Een ingenieur kan geschikte apparatuur en plaatsing van turbines aanbevelen op basis van uw locatie, financiën en energiedoelstellingen.
Verzeker transmissiecapaciteit
Als u een windpark op commerciële schaal plant, hebt u een manier nodig om energie te leveren aan groot- of kleinverbruikers. Meestal zijn daarvoor transmissielijnen nodig die de output van uw windmolenpark verbinden met het elektriciteitstransmissienetwerk – het energienetwerk in uw regio. Voor commerciële windparken op afgelegen locaties kan het een uitdaging zijn om de transmissiecapaciteit en de interconnectiviteit met het net veilig te stellen.
Aternatief kunnen kleinere windparken worden gebruikt als een specifieke bron van elektriciteit voor een gemeenschap of bedrijf. In deze gevallen heeft het windmolenpark wellicht geen koppeling met het reguliere elektriciteitsnet nodig. Om overtollige stroom te kunnen verkopen, moet er echter wel een manier zijn om die stroom aan het elektriciteitsnet te leveren.
Voor meer informatie kunt u terecht bij het National Renewable Energy Laboratory (NREL), dat met windontwikkelaars samenwerkt om de transmissiecapaciteit en de interconnectiviteit veilig te stellen. De Utility Wind Integration Group biedt ook informatie over de aansluiting van een windpark op het elektriciteitsnet.
Installeren, testen en in werking stellen van de apparatuur
De bouw van een windpark kan binnen een paar maanden worden voltooid. Het kan echter nodig zijn eerst wegen aan te leggen om de windturbines en andere apparatuur naar het terrein te vervoeren.
Voor elke windturbine moet u een gat graven en dat vullen met gewapend beton om als stabiliserende fundering te dienen. Dit proces is veeleisender in rotsachtige omstandigheden of op offshore windparken. Als de fundering eenmaal klaar is, moeten de turbines met speciale takels worden gebouwd.
Daarna worden de elektrische bedrading en systemen aangelegd en wordt getest of alle elementen naar behoren werken. Het duurt vaak zes maanden voordat de kinken eruit zijn en het windmolenpark de volledige commerciële productiecapaciteit heeft bereikt.
Elke windturbine heeft ongeveer een week per jaar aan routineonderhoud nodig. De American Wind Energy Association zegt dat er één windtechnicus nodig is om elke 10 megawatt geïnstalleerde opwekkingscapaciteit te onderhouden.