Малая энергия ветра может принести доступную энергию нуждающимся сообществам

Большая часть разговоров о ветроэнергетике часто сосредоточена на крупных ветряных электростанциях, которые обеспечивают энергией электросети, развернутые в городах, регионах и даже странах. Тем не менее, более мелкие ветровые решения могут сыграть очень важную роль в переходе на чистую энергию.

В местах, где солнечные и другие возобновляемые технологии технически или экономически неосуществимы, проекты малых ветровых электростанций являются экономически эффективным вариантом, который может помочь обеспечить электроэнергией отдельные дома, школы и медицинские учреждения или обеспечить надежное и доступное электричество для целых сообществ. Они также могут поддерживать перекачку воды для ирригации, телекоммуникаций и малого бизнеса.

Например, две небольшие ветроэнергетические системы Установленные в племенных деревнях Камалагуда и Тиджмали в районе Калаханди штата Одиша, Индия, не только обеспечивают электричеством 60 домов и 259 человек, но и создают рабочие места и новые навыки для местного населения.

По всему миру, в 11 милях от побережья штата Мэн, сообщество Фокс-Айленда установило три турбины по 1,5 мегаватта для питания своих домов и предприятий. За первые 14 лет реализации проекта местные жители сэкономили около 1,3 миллиона долларов на электроэнергии.

В настоящее время оценивается в $1,6 млн в 2024 годуОжидается, что мировой рынок малых ветряных турбин вырастет в течение следующих пяти лет и к 2030 году достигнет 2,2 миллиона долларов.

Что такое малый ветер?

Ветроэнергетические системы, не являющиеся ветряными электростанциями коммунального масштаба, генерирующие большое количество электроэнергии, которая подается в электрическую сеть, обычно известны как «малые ветряные электростанции». Иногда их называют малыми ветряными турбинами (SWT) или распределенным ветром. Они представляют собой адаптируемый и гибкий вариант производства возобновляемой электроэнергии путем преобразования энергии ветра в электричество с использованием аэродинамической силы лопастей ротора.

Во всех странах не существует универсально определенной мощности по выработке энергии для малой ветроэнергетики. В Индии, например, под малым ветром понимаются ветряные турбины с лопастями площадью менее или равными 200 квадратных метров, максимальная номинальная мощность которых обычно составляет 50 киловатт (кВт). Поскольку эта технология становится все более популярной во всем мире, некоторые SWT теперь включают модели более высокой мощности – от 50 Вт (Вт) до 10 кВт.

Однако в Соединенных Штатах небольшие ветряные турбины обычно имеют мощность до 100 кВт, что соответствует развитию ветровых технологий. Его также часто называют «распределенным ветром», чтобы подчеркнуть, что энергия, производимая этими турбинами, потребляется там же, где и производится.

В конечном счете, малые ветряные турбины отличаются от крупных промышленных ветряных турбин размером, мощностью и эксплуатационной сложностью, а также значительно проще в установке и эксплуатации. Это делает его отличным вариантом для регионов с высоким потенциалом ветра, ограниченным пространством, ограниченной или ненадежной сетевой инфраструктурой или высокими затратами на электроэнергию из-за дизельного или импортного топлива.

Где малый ветер наиболее ценен?

Сообщества все чаще обращаются к малой энергии ветра для производства собственной энергии, особенно там, где надежность сети, рост цен на электроэнергию или перебои в поставках вызывают беспокойство. Эта технология наиболее распространена в сельских или отдаленных районах, где она не только обеспечивает электроэнергией дома, но и поддерживает сельскохозяйственные задачи, такие как перекачка воды или измельчение зерна.

Хотя малый ветер не всегда подходит, есть несколько заслуживающих внимания ситуаций, в которых он может сыграть решающую роль в диверсификации источников энергии и помощи сообществам в достижении большей энергетической независимости.

Сельскохозяйственные и сельские сообщества

Сельскохозяйственные и сельские общины добились больших успехов в использовании малой ветроэнергетики благодаря относительно небольшому физическому воздействию турбинной технологии. Небольшие ветроэнергетические системы часто доказывают, что они эффективно используют пространство для того количества электроэнергии, которое они могут генерировать. Один общественная организация в округе Сан-Бенито, Калифорния в настоящее время изучает способы сотрудничества с местными чиновниками по зонированию и землепользованию, чтобы разрешить размещение небольших ветряных турбин на сельскохозяйственных землях. Наряду с агровольтаическим проектом, который одновременно использует землю для сельского хозяйства и солнечной энергии, а также программой развития рабочей силы, предложение организации поможет обучить других членов сообщества и укрепить как экономическую, так и сетевую устойчивость в регионе.

В сообществах, где уже разрешено использование распределенных ветряных установок, владельцы сельскохозяйственной и промышленной собственности могут успешно компенсировать высокое потребление энергии и минимизировать сбои в работе во время перебоев в подаче электроэнергии. Ан Пивоварня Anheuser-Busch в Калифорниикоторый имеет гибридную ветро-солнечную систему, а также Ветряная система мощностью 2,5 МВт на ферме в Небраскеуже доказывает этот успех. Турбины в обоих местах компенсируют спрос на электроэнергию, обеспечивая, чтобы используемая электроэнергия была чище и дешевле, чем в общей сети.

По мере того, как малая энергия ветра набирает обороты на фермах и промышленных объектах, все больше сельских общин начали рассматривать ее как возможность получить контроль над производством энергии. Такие сообщества, как округ Форд, штат Канзас, построили как минимум семь ветроэнергетических проектов коммунального масштаба. в последние несколько десятилетий он транспортирует электроэнергию по близлежащим линиям электропередачи для питания других населенных пунктов. Но теперь округ Форд вносит изменения в свои кодексы зонирования, включив в них малую ветроэнергетику, и изучает возможность муниципальных закупок, чтобы они тоже могли использовать свои исключительные ветровые ресурсы и поддерживать энергетическую независимость местных фермеров, предприятий и жителей.

Удаленные сообщества

Отдаленные общины также стремятся к малому ветру для обеспечения энергетической независимости и свободы от нестабильных цен на электроэнергию. Из-за сильной зависимости от дизельных генераторов и линий электропередачи на большие расстояния многие общины на Аляске рассматривают возможность использования малой энергии ветра. После установки энергия ветра имеет очень низкие эксплуатационные расходы и может быть дешевле, чем импорт топлива. Очень успешные проекты, такие как Ветры Святой Марии на Аляске или в штате Мэн Лисьи островавдохновили другие отдаленные сообщества привлечь технических экспертов и изучить потенциал малых ветров в снижении высоких затрат на электроэнергию.

В районе Африканского Рога небольшие ветряные системы стали наиболее жизнеспособным решением в практически не электрифицированных частях этих стран. В Южной Африке на 46 000 фермах работает более 100 000 небольших ветряных турбин, напрямую связанных с водяными насосами. А изучать из Великобритании предположили, что турбина мощностью 6 кВт способна обеспечить примерно 7,1% текущей потребности в электроэнергии начальной школы на острове Арран, Великобритания.

Сообщества, заботящиеся о климате

Сообщества, заботящиеся о климате, которые ищут решения, позволяющие свести к минимуму их зависимость от ископаемого топлива и достичь таких целей в области чистой энергии, как Округ Беннингтон в Вермонтетакже активно вводят правила для сокращения мягкие затраты — или любые неаппаратные затраты на развертывание распределенной ветроэнергетики — и другие препятствия на пути развертывания малой ветроэнергетики. Следуя примеру предыдущих примеров, таких как Ветряная электростанция на реке Уэрфано В Сан-Исабель, штат Колорадо, эти сообщества преследуют несколько целей: помогают жителям контролировать затраты на электроэнергию, повышают качество жизни на местах и поддерживают местные климатические амбиции.

Каковы препятствия и возможности для малых ветроэнергетических проектов?

В то время как импульс начинает набираться и отрасль начинает добиваться определенных успехов, малая ветроэнергетика сталкивается с некоторыми проблемами. Такие проблемы, как ограниченные исследования по картированию ресурсов, проблемы с обслуживанием, отсутствие стандартизации и контроля качества, ограниченная осведомленность и бизнес-модели, проблемы с тестированием и сертификацией, препятствовали его росту.

В США, например, федеральная поддержка колебалась с приходом к власти администрации Трампа и недавняя отмена федеральных налоговых льгот это серьезно повлияет на экономическую жизнеспособность новых турбин и гибридных систем.

В отрасли не так много работников, обученных работе с небольшими ветровыми установками и их обслуживанием, что затрудняет установку новых установок и обслуживание, особенно в сельской местности или на новых рынках. И даже там, где есть достаточно мощный ветроэнергетический ресурс и монтажник готов приступить к постройке турбины, местные процессы получения разрешений могут быть ограничительными. Все эти факторы увеличивают конечную стоимость и ограничивают экономическую жизнеспособность небольших ветряных турбин.

В других странах, таких как Индия, более высокие капитальные затраты по сравнению с альтернативами оказались проблемой, поскольку политика и стимулы сместились в сторону солнечной энергии.

Небольшой ветер в Индии обычно стоит от 80 000 до 1 миллиона рупий (от 906 до 1133 долларов США) за киловатт, тогда как солнечная система на крыше мощностью 1 кВт стоит от 40 000 до 70 000 рупий (от 453 до 793 долларов США). Эта разница в стоимости обусловлена, прежде всего, отсутствием эффекта масштаба в производстве, дорогими материалами, такими как редкоземельные магниты, а также техническими сложностями, связанными с производством, установкой и обслуживанием турбин. Прекращение субсидий после 2017 года еще больше повысило их эффективную цену, сделав их менее конкурентоспособными по сравнению с быстро снижающимися затратами на солнечную фотоэлектрическую энергию.

Тем не менее, благодаря более низкому рабочему напряжению, совместимости с гибридными системами и пригодности для использования на уровне сообщества или домашнего хозяйства, малая ветроэнергетика по-прежнему может быть многообещающей для сельских и автономных ситуаций, где локализованные, безопасные и простые в обслуживании решения имеют решающее значение.

Чтобы помочь преодолеть некоторые из этих препятствий, чиновники местных органов власти могут использовать ряд рычагов, чтобы стимулировать больший рост малых ветроэнергетических проектов. Сотрудники могут установить ветряную турбину на муниципальной территории, работать вместе с местными коммунальными предприятиями над снижением барьеров для межсетевого взаимодействия или разработать образовательные ресурсы для жителей, ищущих возможности использования экологически чистой энергии. Все более распространенной мерой, которую могут предпринять правительства, является оптимизация процессов выдачи разрешений на малую ветроэнергетику. Снижение мягких затрат, связанных с развертыванием небольших ветряных турбин, может привести к повышению интереса к этой технологии со стороны местных монтажников, жителей и других заинтересованных сторон.

Сотрудники местных органов власти также могут анализировать кодекс зонирования и существующие процессы выдачи разрешений, чтобы выявить потенциальные препятствия на пути развития ветроэнергетики, выделить области для улучшения, обучить соответствующий персонал передовому опыту и, что наиболее важно, общаться с местными заинтересованными сторонами, чтобы понять уровень поддержки сообщества для будущего развертывания малой ветроэнергетики. При активном участии общественности местные органы власти могут создать прочную основу для будущего развития малой ветроэнергетики в своем сообществе.

Раскрытие потенциала малого ветра

Небольшие ветряные турбины, возможно, не являются идеальным решением для каждого сценария, но есть много случаев, когда они могут сыграть роль в расширении использования возобновляемых источников энергии.

Эти системы обеспечили надежное энергоснабжение, поддержали средства к существованию и увеличили потенциал местной рабочей силы. Как отдельная единица или как часть гибридных систем, малая ветроэнергетика предлагает гибкое, децентрализованное решение, особенно в районах, где площадь земли ограничена или существуют проблемы, препятствующие установке крупных установок возобновляемой энергии. Малый ветер также может расширить доступ к энергии для большего числа людей во всем мире и в то же время обеспечить большую ответственность за производство энергии.