Instalace a údržba malé větrné elektrárny

Výrobce vašeho větrného systému nebo prodejce, u kterého jste jej zakoupili, by vám měl být schopen pomoci s instalací vašeho malého větrného elektrického systému. Systém si můžete nainstalovat sami – ale než se do projektu pustíte, položte si následující otázky:

• Mohu nalít správný cementový základ?
• Mám přístup k výtahu nebo způsob, jak bezpečně postavit věž?
• Znám rozdíl mezi zapojením střídavého (AC) a stejnosměrného (DC) proudu?
• Vím o elektřině dost na to, abych mohl bezpečně zapojit svou turbínu?
• Vím, jak bezpečně manipulovat s bateriemi a instalovat je?

Pokud jste na některou z výše uvedených otázek odpověděli ne, pravděpodobně byste se měli rozhodnout nechat si systém nainstalovat systémovým integrátorem nebo instalačním technikem. Požádejte o pomoc výrobce nebo se obraťte na svůj státní energetický úřad a místního dodavatele energií, kde vám sdělí seznam místních instalačních techniků. Můžete se také podívat na Zlaté stránky, kde najdete poskytovatele služeb pro systémy větrné energie.

Důvěryhodný instalatér může poskytovat i další služby, jako je například povolení. Zjistěte si, zda je instalatér licencovaným elektrikářem, požádejte o reference a ověřte si je. Můžete se také obrátit na úřad Better Business Bureau.

Při správné instalaci a údržbě by malý větrný elektrický systém měl vydržet až 20 let nebo i déle. Roční údržba může zahrnovat:

• Kontrola a utažení šroubů a elektrických spojů dle potřeby
• Kontrola strojů na korozi a správného napnutí kotevních lan
• Kontrola a v případě potřeby výměna opotřebované pásky na náběžné hraně lopatek turbíny
• Výměna lopatek turbíny a/nebo ložisek po 10 letech, pokud je to nutné.

Pokud nemáte odborné znalosti pro údržbu systému, může vám váš instalační technik poskytnout servisní a údržbářský program.

Výrobce nebo prodejce vašeho systému vám také může pomoci s nalezením nejlepšího umístění pro váš větrný systém. Mezi obecné aspekty patří:

• Úvahy o větrných zdrojích– Pokud žijete ve složitém terénu, dbejte na výběr místa instalace opatrnosti. Pokud například umístíte větrnou turbínu na vrchol kopce nebo na jeho návětrnou stranu, budete mít větší přístup k převládajícím větrům než do rokle nebo na závětrnou (chráněnou) stranu kopce na stejném pozemku. Na stejném pozemku můžete mít různé větrné zdroje. Kromě měření nebo zjišťování ročních rychlostí větru je třeba znát i převládající směry větru na vašem místě. Kromě geologických útvarů je třeba zvážit i stávající překážky, jako jsou stromy, domy a kůlny. Je také třeba počítat s budoucími překážkami, jako jsou nové budovy nebo stromy, které nedosáhly své plné výšky. Vaše turbína musí být umístěna proti větru od budov a stromů a musí být 9 metrů nad čímkoli do vzdálenosti 90 metrů.
• Systémové aspekty– Ujistěte se, že je dostatek prostoru pro zvedání a spouštění věže pro údržbu. Pokud je vaše věž ukotvena, musíte nechat prostor pro kotevní lana. Ať už je systém samostatný nebo připojen k síti, je třeba vzít v úvahu také délku kabelu mezi turbínou a zátěží (dům, baterie, vodní čerpadla atd.). V důsledku odporu kabelu může dojít ke ztrátám značného množství elektřiny – čím delší je kabel, tím více elektřiny se ztrácí. Použití většího množství kabelu nebo drátu většího průměru také zvýší náklady na instalaci. Ztráty na kabelu jsou větší, pokud máte stejnosměrný proud (DC) místo střídavého proudu (AC). Pokud máte dlouhý kabel, je vhodné provést invertování stejnosměrného proudu na střídavý.

Malé větrné turbíny používané v rezidenčních aplikacích se obvykle pohybují ve velikosti od 400 wattů do 20 kilowattů, v závislosti na množství elektřiny, kterou chcete vyrobit.

Typická domácnost spotřebuje přibližně 10 932 kilowatthodin elektřiny ročně (asi 911 kilowatthodin za měsíc). V závislosti na průměrné rychlosti větru v dané oblasti by k uspokojení této poptávky byla zapotřebí větrná turbína s výkonem 5–15 kilowattů. Větrná turbína o výkonu 1,5 kilowattů uspokojí potřeby domácnosti s potřebou 300 kilowatthodin měsíčně v lokalitě s průměrnou roční rychlostí větru 14 mil za hodinu (6,26 metrů za sekundu).

Abyste si mohli lépe určit velikost větrné turbíny, kterou budete potřebovat, nejprve si stanovte rozpočet na energii. Protože energetická účinnost je obvykle levnější než výroba energie, snížení spotřeby elektřiny ve vaší domácnosti bude pravděpodobně nákladově efektivnější a zmenší velikost větrné turbíny, kterou potřebujete.

Výška věže větrné turbíny také ovlivňuje, kolik elektřiny bude turbína generovat. Výrobce by vám měl pomoci určit potřebnou výšku věže.

Odhad ročního energetického výkonu větrné turbíny (v kilowatthodinách za rok) je nejlepším způsobem, jak zjistit, zda větrná turbína a věž vyrobí dostatek elektřiny k pokrytí vašich potřeb.

Výrobce větrných turbín vám může pomoci odhadnout očekávanou produkci energie. Výrobce použije výpočet založený na těchto faktorech:

• Konkrétní křivka výkonu větrné turbíny
• Průměrná roční rychlost větru na vašem místě
• Výška věže, kterou plánujete použít
• Rozložení frekvence větru – odhad počtu hodin, po které bude vítr foukat každou rychlostí během průměrného roku.

Výrobce by měl tento výpočet upravit také s ohledem na nadmořskou výšku vašeho místa.

Pro získání předběžného odhadu výkonu konkrétní větrné turbíny můžete použít následující vzorec:

AEO = 0,01328 D²PROTI³

Kde:

• AEO = Roční energetický výkon (kilowatthodiny/rok)
• D = Průměr rotoru, stopy
• V = Průměrná roční rychlost větru na vašem místě, v mílích za hodinu (mph)

Poznámka: Rozdíl mezi výkonem a energií spočívá v tom, že výkon (kilowatty) je rychlost, s jakou se elektřina spotřebovává, zatímco energie (kilowatthodiny) je spotřebované množství.

Malé větrné energetické systémy lze připojit k distribuční soustavě elektřiny. Tyto systémy se nazývají systémy připojené k síti. Větrná turbína připojená k síti může snížit spotřebu elektřiny dodávané dodavatelem elektřiny pro osvětlení, spotřebiče a elektrické vytápění. Pokud turbína nedokáže dodat množství energie, které potřebujete, rozdíl doplatí dodavatel elektřiny. Když větrný systém vyrobí více elektřiny, než vaše domácnost spotřebuje, přebytek se odešle nebo prodá dodavateli elektřiny.

S tímto typem připojení k síti bude vaše větrná turbína v provozu pouze tehdy, když bude k dispozici veřejná síť. Během výpadků proudu je nutné větrnou turbínu z bezpečnostních důvodů vypnout.

Systémy připojené k síti mohou být praktické, pokud jsou splněny následující podmínky:

• Žijete v oblasti s průměrnou roční rychlostí větru alespoň 10 mil za hodinu (4,5 metru za sekundu).
• Elektřina dodávaná veřejnými službami je ve vaší oblasti drahá (asi 10–15 centů za kilowatthodinu).
• Požadavky dodavatele energií na připojení vašeho systému k rozvodné síti nejsou přehnaně drahé.

Existují dobré pobídky pro prodej přebytečné elektřiny nebo pro nákup větrných turbín. Federální předpisy (konkrétně zákon o regulaci veřejných služeb z roku 1978 neboli PURPA) vyžadují, aby se energetické společnosti připojovaly k malým větrným energetickým systémům a nakupovaly z nich energii. Před připojením k distribučním sítím byste se však měli obrátit na svého energetického dodavatele, abyste vyřešili jakékoli obavy týkající se kvality a bezpečnosti energie.

Váš dodavatel energií vám může poskytnout seznam požadavků pro připojení vašeho systému k síti. Další informace naleznete nadomácí energetické systémy připojené k rozvodné síti.

Větrnou energii lze využít v systémech off-grid, nazývaných také samostatné systémy, které nejsou připojeny k elektrické distribuční soustavě nebo síti. V těchto aplikacích lze malé větrné elektrárny použít v kombinaci s dalšími komponenty – včetněmalý solární elektrický systém– vytvořit hybridní energetické systémy. Hybridní energetické systémy mohou spolehlivě dodávat energii mimo síť pro domy, farmy nebo dokonce celé komunity (například projekt společného bydlení), které jsou daleko od nejbližších inženýrských sítí.

Hybridní elektrický systém nezávislý na síti může být pro vás praktický, pokud vaši situaci popisují následující body:

• Žijete v oblasti s průměrnou roční rychlostí větru nejméně 9 mil za hodinu (4,0 metru za sekundu).
• Připojení k rozvodné síti není k dispozici nebo jej lze provést pouze drahým prodloužením. Náklady na vedení elektrického vedení do vzdáleného místa za účelem připojení k rozvodné síti mohou být neúnosné a pohybují se od 15 000 do více než 50 000 dolarů za míli v závislosti na terénu.
• Chtěli byste získat energetickou nezávislost na dodavateli energií.
• Chtěli byste vyrábět čistou energii.

Více informací naleznete v části Provoz systému mimo síť.