Installazione e manutenzione di un piccolo sistema eolico elettrico

Il produttore del tuo impianto eolico, o il rivenditore presso cui lo hai acquistato, dovrebbe essere in grado di aiutarti a installare il tuo piccolo impianto eolico. Puoi installare l'impianto da solo, ma prima di cimentarti nel progetto, poniti le seguenti domande:

• Posso realizzare una fondazione in cemento adeguata?
• Ho a disposizione un ascensore o un modo per erigere la torre in sicurezza?
• Conosco la differenza tra un impianto elettrico a corrente alternata (CA) e uno a corrente continua (CC)?
• Ne so abbastanza di elettricità per cablare in modo sicuro la mia turbina?
• So come maneggiare e installare le batterie in modo sicuro?

Se hai risposto "no" a una qualsiasi delle domande precedenti, probabilmente dovresti affidare l'installazione del tuo impianto a un integratore o installatore di sistemi. Contatta il produttore per assistenza, oppure contatta l'ufficio statale per l'energia e la società di servizi locale per un elenco degli installatori di impianti locali. Puoi anche consultare le pagine gialle per trovare i fornitori di servizi per impianti eolici.

Un installatore affidabile potrebbe fornire servizi aggiuntivi, come il rilascio dei permessi. Verificate se l'installatore è un elettricista abilitato, chiedetegli referenze e verificatele. Potreste anche consultare il Better Business Bureau.

Con un'installazione e una manutenzione adeguate, un piccolo impianto eolico può durare fino a 20 anni o più. La manutenzione annuale può includere:

• Controllo e serraggio dei bulloni e dei collegamenti elettrici secondo necessità
• Controllo delle macchine per la corrosione e dei tiranti per la corretta tensione
• Controllare e sostituire eventuali nastri del bordo d'attacco usurati sulle pale della turbina, se necessario
• Sostituzione delle pale della turbina e/o dei cuscinetti dopo 10 anni, se necessario.

Se non si dispone delle competenze necessarie per la manutenzione del sistema, l'installatore potrebbe fornire un programma di assistenza e manutenzione.

Il produttore o il rivenditore del tuo impianto eolico può anche aiutarti a trovare la posizione migliore per il tuo impianto eolico. Alcune considerazioni generali includono:

• Considerazioni sulle risorse eoliche– Se vivi in ​​un terreno complesso, presta attenzione alla scelta del sito di installazione. Se, ad esempio, installi la tua turbina eolica sulla cima o sul versante ventoso di una collina, avrai maggiore accesso ai venti dominanti rispetto a un burrone o sul versante sottovento (riparato) di una collina nella stessa proprietà. È possibile avere diverse risorse eoliche all'interno della stessa proprietà. Oltre a misurare o scoprire la velocità annuale del vento, devi conoscere le direzioni prevalenti del vento nel tuo sito. Oltre alle formazioni geologiche, devi considerare gli ostacoli esistenti, come alberi, case e capannoni. Devi anche pianificare la presenza di ostacoli futuri, come nuovi edifici o alberi che non hanno ancora raggiunto la loro altezza massima. La tua turbina deve essere posizionata sopravento rispetto a qualsiasi edificio o albero e deve essere a 9 metri sopra qualsiasi punto entro i 90 metri.
• Considerazioni sul sistema– Assicuratevi di lasciare spazio sufficiente per alzare e abbassare la torre per la manutenzione. Se la torre è tirantata, dovete prevedere spazio per i tiranti. Che il sistema sia autonomo o connesso alla rete, dovrete anche considerare la lunghezza del cavo tra la turbina e il carico (abitazione, batterie, pompe dell'acqua, ecc.). Una quantità considerevole di elettricità può essere persa a causa della resistenza del cavo: più lungo è il cavo, maggiore è la perdita di elettricità. L'utilizzo di cavi più grandi o di diametro maggiore aumenterà anche i costi di installazione. Le perdite di corrente sono maggiori quando si utilizza corrente continua (CC) anziché corrente alternata (CA). Se il cavo è lungo, è consigliabile invertire la corrente continua in corrente alternata.

Le piccole turbine eoliche utilizzate in applicazioni residenziali hanno in genere una potenza compresa tra 400 watt e 20 kilowatt, a seconda della quantità di elettricità che si desidera generare.

Una casa tipo consuma circa 10.932 kilowattora di elettricità all'anno (circa 911 kilowattora al mese). A seconda della velocità media del vento nella zona, una turbina eolica di potenza compresa tra 5 e 15 kilowatt sarebbe necessaria per contribuire in modo significativo a questo fabbisogno. Una turbina eolica da 1,5 kilowatt soddisferà il fabbisogno di un'abitazione che necessita di 300 kilowattora al mese in una località con una velocità media annua del vento di 14 miglia orarie (6,26 metri al secondo).

Per aiutarti a determinare le dimensioni della turbina di cui avrai bisogno, stabilisci prima un budget energetico. Poiché l'efficienza energetica è solitamente meno costosa della produzione di energia, ridurre il consumo di elettricità della tua casa sarà probabilmente più conveniente e ridurrà le dimensioni della turbina eolica di cui avrai bisogno.

Anche l'altezza della torre di una turbina eolica influisce sulla quantità di elettricità che la turbina genererà. Un produttore dovrebbe aiutarti a determinare l'altezza della torre di cui avrai bisogno.

Una stima della produzione energetica annuale di una turbina eolica (in kilowattora all'anno) è il modo migliore per determinare se la turbina eolica e la torre produrranno abbastanza elettricità per soddisfare il tuo fabbisogno.

Un produttore di turbine eoliche può aiutarti a stimare la produzione energetica prevista. Il produttore utilizzerà un calcolo basato sui seguenti fattori:

• Curva di potenza particolare della turbina eolica
• Velocità media annua del vento nel tuo sito
• Altezza della torre che intendi utilizzare
• Distribuzione della frequenza del vento: stima del numero di ore in cui il vento soffierà a ciascuna velocità durante un anno medio.

Il produttore dovrebbe anche adattare questo calcolo all'altitudine del sito.

Per ottenere una stima preliminare delle prestazioni di una particolare turbina eolica, è possibile utilizzare la seguente formula:

AEO= 0,01328 D²V³

Dove:

• AEO = Produzione annua di energia (chilowattora/anno)
• D = Diametro del rotore, piedi
• V = Velocità media annua del vento, miglia orarie (mph), nel tuo sito

Nota: la differenza tra potenza ed energia è che la potenza (kilowatt) è la velocità con cui l'elettricità viene consumata, mentre l'energia (kilowattora) è la quantità consumata.

I piccoli impianti eolici possono essere collegati alla rete di distribuzione elettrica. Questi sono chiamati impianti connessi alla rete. Una turbina eolica connessa alla rete può ridurre il consumo di elettricità fornita dalla rete elettrica per l'illuminazione, gli elettrodomestici e il riscaldamento elettrico. Se la turbina non è in grado di fornire la quantità di energia necessaria, la rete elettrica compensa la differenza. Quando l'impianto eolico produce più elettricità del fabbisogno domestico, l'eccedenza viene inviata o venduta alla rete elettrica.

Con questo tipo di connessione alla rete, la turbina eolica funzionerà solo quando la rete elettrica è disponibile. In caso di interruzioni di corrente, la turbina eolica deve spegnersi per motivi di sicurezza.

I sistemi connessi alla rete possono essere pratici se sussistono le seguenti condizioni:

• Vivi in ​​una zona in cui la velocità media annua del vento è di almeno 10 miglia orarie (4,5 metri al secondo).
• Nella tua zona l'elettricità fornita dal servizio pubblico è costosa (circa 10-15 centesimi al kilowattora).
• I requisiti imposti dall'azienda di servizi pubblici per collegare il tuo sistema alla rete elettrica non sono eccessivamente costosi.

Esistono buoni incentivi per la vendita dell'elettricità in eccesso o per l'acquisto di turbine eoliche. Le normative federali (in particolare, il Public Utility Regulatory Policies Act del 1978, o PURPA) impongono alle aziende di servizi di allacciarsi e acquistare energia da piccoli impianti eolici. Tuttavia, è consigliabile contattare la propria azienda di servizi prima di collegarsi alle sue linee di distribuzione per risolvere eventuali problemi relativi alla qualità dell'energia e alla sicurezza.

Il tuo fornitore di energia elettrica può fornirti un elenco dei requisiti per la connessione del tuo impianto alla rete. Per ulteriori informazioni, consultasistemi energetici domestici collegati alla rete.

L'energia eolica può essere utilizzata in sistemi off-grid, detti anche sistemi stand-alone, non collegati a un sistema di distribuzione elettrica o a una rete elettrica. In queste applicazioni, i piccoli sistemi eolici possono essere utilizzati in combinazione con altri componenti, tra cui unpiccolo impianto elettrico solare– per creare sistemi di alimentazione ibridi. I sistemi di alimentazione ibridi possono fornire energia elettrica affidabile e indipendente dalla rete per abitazioni, aziende agricole o persino intere comunità (ad esempio, un progetto di co-housing) che si trovano lontano dalle linee di distribuzione più vicine.

Un sistema elettrico ibrido e fuori dalla rete elettrica potrebbe rivelarsi una soluzione pratica se i seguenti elementi descrivono la tua situazione:

• Vivi in ​​una zona in cui la velocità media annua del vento è di almeno 9 miglia orarie (4,0 metri al secondo).
• La connessione alla rete elettrica non è disponibile o può essere realizzata solo tramite una costosa estensione. Il costo di una linea elettrica che arrivi fino a un sito remoto per collegarsi alla rete elettrica può essere proibitivo, con un costo che va dai 15.000 ai 50.000 dollari al miglio, a seconda del terreno.
• Vorresti ottenere l'indipendenza energetica dalla rete elettrica.
• Vorresti generare energia pulita.

Per ulteriori informazioni, consultare la sezione Funzionamento del sistema fuori dalla rete.