تركيب وصيانة نظام طاقة الرياح الصغيرة

ينبغي أن يكون مُصنِّع نظام طاقة الرياح الخاص بك، أو التاجر الذي اشتريته منه، قادرًا على مساعدتك في تركيب نظام طاقة الرياح الكهربائي الصغير. يمكنك تركيب النظام بنفسك، ولكن قبل البدء بالمشروع، اسأل نفسك الأسئلة التالية:

• هل يمكنني صب أساس أسمنتي سليم؟
• هل لدي إمكانية الوصول إلى مصعد أو طريقة لبناء البرج بشكل آمن؟
• هل أعرف الفرق بين أسلاك التيار المتردد (AC) والتيار المستمر (DC)؟
• هل أعرف ما يكفي عن الكهرباء لتوصيل التوربين الخاص بي بأمان؟
• هل أعرف كيفية التعامل مع البطاريات وتثبيتها بشكل آمن؟

إذا كانت إجابتك "لا" على أيٍّ من الأسئلة السابقة، فمن الأفضل أن تُركِّب نظامك بواسطة مُدمج أنظمة أو مُثبِّت. تواصل مع الشركة المُصنِّعة للحصول على المساعدة، أو تواصل مع مكتب الطاقة في ولايتك وشركة المرافق المحلية للحصول على قائمة بمُثبِّتي الأنظمة المحليين. يمكنك أيضًا مراجعة دليل مُقدِّمي خدمات أنظمة طاقة الرياح.

قد يقدم فني تركيب موثوق خدمات إضافية، مثل استخراج التصاريح. تأكد من أن فني التركيب كهربائي مرخص، واطلب مراجع وتحقق منها. قد ترغب أيضًا في مراجعة مكتب تحسين الأعمال.

مع التركيب والصيانة المناسبين، يُفترض أن يدوم نظام طاقة الرياح الصغير لمدة تصل إلى ٢٠ عامًا أو أكثر. تشمل الصيانة السنوية ما يلي:

• فحص وربط البراغي والوصلات الكهربائية حسب الضرورة
• فحص الآلات بحثًا عن التآكل وتوصيل الأسلاك بالتوتر المناسب
• التحقق من وجود أي شريط حافة أمامية مهترئ على شفرات التوربين واستبداله، إذا لزم الأمر
• استبدال شفرات التوربينات و/أو المحامل بعد 10 سنوات إذا لزم الأمر.

إذا لم تكن لديك الخبرة اللازمة لصيانة النظام، فقد يوفر لك المثبت برنامج الخدمة والصيانة.

يمكن لمصنّع النظام أو الوكيل مساعدتك أيضًا في اختيار الموقع الأمثل لنظام طاقة الرياح الخاص بك. تشمل بعض الاعتبارات العامة ما يلي:

• اعتبارات موارد الرياحإذا كنت تعيش في منطقة ذات تضاريس معقدة، فكن حذرًا عند اختيار موقع التركيب. على سبيل المثال، إذا وضعت توربين الرياح على قمة تل أو على جانبه المعرض للرياح، فستكون لديك فرصة أكبر للوصول إلى الرياح السائدة مقارنةً بموقعك في وادٍ أو على الجانب المحمي من التل في نفس العقار. قد تتوفر لديك موارد رياح متنوعة داخل نفس العقار. بالإضافة إلى قياس سرعات الرياح السنوية أو معرفة سرعتها، عليك معرفة اتجاهات الرياح السائدة في موقعك. بالإضافة إلى التكوينات الجيولوجية، عليك مراعاة العوائق الموجودة، مثل الأشجار والمنازل والحظائر. كما عليك التخطيط للعوائق المستقبلية، مثل المباني الجديدة أو الأشجار التي لم تصل إلى ارتفاعها الكامل. يجب أن يكون موقع توربين الرياح الخاص بك في اتجاه الريح من أي مبانٍ أو أشجار، ويجب أن يكون على ارتفاع 30 قدمًا فوق أي شيء ضمن 300 قدم.
• اعتبارات النظامتأكد من ترك مساحة كافية لرفع البرج وخفضه لأغراض الصيانة. إذا كان برجك مُثبّتًا، يجب عليك توفير مساحة لأسلاك الشد. سواءً كان النظام مستقلًا أو متصلًا بالشبكة، ستحتاج أيضًا إلى مراعاة طول السلك بين التوربين والحمل (المنزل، البطاريات، مضخات المياه، إلخ). يمكن أن تُفقد كمية كبيرة من الكهرباء نتيجة لمقاومة السلك - فكلما زاد طول السلك، زاد فقدان الكهرباء. كما أن استخدام سلك أكبر أو أكبر سيزيد من تكلفة التركيب. تكون خسائر سلك الشد أكبر عند استخدام التيار المستمر (DC) بدلًا من التيار المتردد (AC). إذا كان سلك الشد طويلًا، يُنصح بعكس التيار المستمر إلى تيار متردد.

تتراوح أحجام توربينات الرياح الصغيرة المستخدمة في التطبيقات السكنية عادةً من 400 واط إلى 20 كيلو واط، اعتمادًا على كمية الكهرباء التي تريد توليدها.

يستهلك المنزل النموذجي حوالي 10,932 كيلوواط/ساعة من الكهرباء سنويًا (أي حوالي 911 كيلوواط/ساعة شهريًا). وحسب متوسط ​​سرعة الرياح في المنطقة، يلزم توربين رياح بقدرة تتراوح بين 5 و15 كيلوواط لتلبية هذا الطلب بشكل كبير. يلبي توربين رياح بقدرة 1.5 كيلوواط احتياجات منزل يحتاج إلى 300 كيلوواط/ساعة شهريًا في منطقة يبلغ متوسط ​​سرعة الرياح فيها 14 ميلًا في الساعة (6.26 مترًا في الثانية) سنويًا.

لمساعدتك في تحديد حجم توربين الرياح الذي تحتاجه، حدد أولاً ميزانية الطاقة. لأن كفاءة الطاقة عادةً ما تكون أقل تكلفة من إنتاجها، فإن تقليل استهلاك الكهرباء في منزلك سيكون على الأرجح أكثر فعالية من حيث التكلفة، وسيقلل حجم توربين الرياح الذي تحتاجه.

يؤثر ارتفاع برج توربينات الرياح أيضًا على كمية الكهرباء التي سيولدها التوربين. ينبغي أن يساعدك المُصنِّع في تحديد ارتفاع البرج الذي تحتاجه.

إن تقدير الناتج السنوي للطاقة من توربينات الرياح (بالكيلووات في الساعة سنويًا) هو أفضل طريقة لتحديد ما إذا كانت التوربينات والبرج ستنتج ما يكفي من الكهرباء لتلبية احتياجاتك.

يمكن لمصنّع توربينات الرياح مساعدتك في تقدير إنتاج الطاقة المتوقع. سيعتمد المصنّع على العوامل التالية في حسابه:

• منحنى طاقة توربينات الرياح الخاصة
• متوسط ​​سرعة الرياح السنوية في موقعك
• ارتفاع البرج الذي تخطط لاستخدامه
• توزيع ترددات الرياح - تقدير لعدد الساعات التي تهب فيها الرياح بكل سرعة خلال عام متوسط.

ينبغي على الشركة المصنعة أيضًا تعديل هذا الحساب وفقًا لارتفاع موقعك.

للحصول على تقدير أولي لأداء توربين رياح معين، يمكنك استخدام الصيغة التالية:

AEO= 0.01328 د²الخامس³

أين:

• AEO = الناتج السنوي للطاقة (كيلوواط/ساعة/سنة)
• د = قطر الدوار، قدم
• V = متوسط ​​سرعة الرياح السنوية، ميل في الساعة (ميل في الساعة)، في موقعك

ملاحظة: الفرق بين القدرة والطاقة هو أن القدرة (كيلووات) هي المعدل الذي يتم به استهلاك الكهرباء، في حين أن الطاقة (كيلووات/ساعات) هي الكمية المستهلكة.

يمكن ربط أنظمة طاقة الرياح الصغيرة بشبكة توزيع الكهرباء، وتُسمى هذه الأنظمة بالأنظمة المتصلة بالشبكة. تُقلل توربينات الرياح المتصلة بالشبكة من استهلاك الكهرباء المُقدمة من شركة المرافق للإضاءة والأجهزة المنزلية والتدفئة. إذا لم تتمكن التوربينات من توفير الطاقة اللازمة، فإن شركة المرافق تُعوّض الفرق. عندما يُنتج نظام الرياح كهرباءً أكثر مما يحتاجه منزلك، يُرسل الفائض أو يُباع لشركة المرافق.

مع هذا النوع من التوصيلات بالشبكة، سيعمل توربين الرياح الخاص بك فقط عند توفر شبكة الكهرباء. في حالات انقطاع التيار الكهربائي، يجب إيقاف تشغيل توربين الرياح لأسباب تتعلق بالسلامة.

يمكن أن تكون الأنظمة المتصلة بالشبكة عملية إذا توفرت الشروط التالية:

• أنت تعيش في منطقة يبلغ متوسط ​​سرعة الرياح السنوية فيها 10 أميال في الساعة على الأقل (4.5 متر في الثانية).
• تعتبر الكهرباء التي توفرها المرافق باهظة الثمن في منطقتك (حوالي 10-15 سنتًا لكل كيلووات في الساعة).
• إن متطلبات الشركة الخدمية لتوصيل نظامك بشبكتها ليست باهظة الثمن.

هناك حوافز جيدة لبيع فائض الكهرباء أو لشراء توربينات الرياح. تُلزم اللوائح الفيدرالية (وتحديدًا قانون سياسات تنظيم المرافق العامة لعام ١٩٧٨، أو PURPA) شركات المرافق بالتوصيل بأنظمة طاقة الرياح الصغيرة وشراء الطاقة منها. مع ذلك، يُنصح بالتواصل مع شركة المرافق قبل التوصيل بخطوط التوزيع الخاصة بها لمعالجة أي مخاوف تتعلق بجودة الطاقة والسلامة.

يمكن لشركتك تزويدك بقائمة متطلبات لتوصيل نظامك بالشبكة. لمزيد من المعلومات، راجعأنظمة الطاقة المنزلية المتصلة بالشبكة.

يمكن استخدام طاقة الرياح في أنظمة مستقلة عن الشبكة، تُسمى أيضًا أنظمة مستقلة، غير متصلة بنظام توزيع كهربائي أو شبكة. في هذه التطبيقات، يمكن استخدام أنظمة طاقة الرياح الصغيرة مع مكونات أخرى، بما في ذلكنظام كهربائي شمسي صغيرإنشاء أنظمة طاقة هجينة. تُوفر أنظمة الطاقة الهجينة طاقةً موثوقةً خارج الشبكة للمنازل والمزارع، أو حتى لمجتمعات بأكملها (مثل مشروع سكني مشترك) البعيدة عن أقرب خطوط الكهرباء.

قد يكون النظام الكهربائي الهجين غير المتصل بالشبكة مفيدًا لك إذا كانت العناصر أدناه تصف حالتك:

• أنت تعيش في منطقة يبلغ متوسط ​​سرعة الرياح السنوية فيها 9 أميال في الساعة على الأقل (4.0 متر في الثانية).
• لا يتوفر اتصال بالشبكة، أو لا يمكن تحقيقه إلا من خلال تمديدات باهظة الثمن. قد تكون تكلفة مدّ خط كهرباء إلى موقع ناءٍ للاتصال بشبكة المرافق باهظة، حيث تتراوح بين 15,000 دولار أمريكي وأكثر من 50,000 دولار أمريكي للميل الواحد، حسب طبيعة التضاريس.
• ترغب في الحصول على الاستقلال في مجال الطاقة من المرافق.
• تريد توليد طاقة نظيفة.

لمزيد من المعلومات، راجع تشغيل نظامك خارج الشبكة.