Lắp đặt và bảo trì hệ thống điện gió nhỏ

Nhà sản xuất hệ thống điện gió của bạn hoặc đại lý nơi bạn mua hệ thống sẽ có thể giúp bạn lắp đặt hệ thống điện gió nhỏ của mình. Bạn có thể tự lắp đặt hệ thống — nhưng trước khi bắt tay vào thực hiện dự án, hãy tự hỏi mình những câu hỏi sau:

• Tôi có thể đổ nền xi măng đúng cách không?
• Tôi có thể sử dụng thang máy hoặc cách nào để dựng tháp an toàn không?
• Tôi có biết sự khác biệt giữa hệ thống dây điện xoay chiều (AC) và hệ thống dây điện một chiều (DC) không?
• Tôi có đủ hiểu biết về điện để đấu dây tuabin một cách an toàn không?
• Tôi có biết cách xử lý và lắp đặt pin an toàn không?

Nếu bạn trả lời không cho bất kỳ câu hỏi nào ở trên, có lẽ bạn nên chọn lắp đặt hệ thống của mình bởi một nhà tích hợp hệ thống hoặc nhà lắp đặt. Liên hệ với nhà sản xuất để được trợ giúp hoặc liên hệ với văn phòng năng lượng tiểu bang và công ty tiện ích địa phương để biết danh sách các nhà lắp đặt hệ thống tại địa phương. Bạn cũng có thể kiểm tra danh bạ điện thoại vàng để biết các nhà cung cấp dịch vụ hệ thống năng lượng gió.

Một đơn vị lắp đặt đáng tin cậy có thể cung cấp các dịch vụ bổ sung như cấp phép. Tìm hiểu xem đơn vị lắp đặt có phải là thợ điện được cấp phép hay không, yêu cầu cung cấp thông tin tham khảo và kiểm tra chúng. Bạn cũng có thể muốn kiểm tra với Better Business Bureau.

Với việc lắp đặt và bảo trì đúng cách, một hệ thống điện gió nhỏ có thể sử dụng được tới 20 năm hoặc lâu hơn. Việc bảo trì hàng năm có thể bao gồm:

• Kiểm tra và siết chặt bu lông và kết nối điện nếu cần thiết
• Kiểm tra máy móc xem có bị ăn mòn không và kiểm tra dây neo có căng đúng không
• Kiểm tra và thay thế bất kỳ băng dính cạnh trước nào bị mòn trên các cánh tuabin, nếu cần thiết
• Thay thế cánh tua bin và/hoặc ổ trục sau 10 năm nếu cần.

Nếu bạn không có chuyên môn để bảo trì hệ thống, người cài đặt có thể cung cấp chương trình dịch vụ và bảo trì.

Nhà sản xuất hoặc đại lý hệ thống của bạn cũng có thể giúp bạn tìm vị trí tốt nhất cho hệ thống gió của bạn. Một số cân nhắc chung bao gồm:

• Cân nhắc về nguồn gió– Nếu bạn sống ở địa hình phức tạp, hãy cẩn thận khi chọn địa điểm lắp đặt. Ví dụ, nếu bạn đặt tuabin gió trên đỉnh hoặc sườn đồi có gió, bạn sẽ có nhiều khả năng tiếp cận gió thịnh hành hơn là ở khe núi hoặc sườn khuất gió (được che chắn) của một ngọn đồi trên cùng một khu đất. Bạn có thể có nhiều nguồn gió khác nhau trong cùng một khu đất. Ngoài việc đo hoặc tìm hiểu về tốc độ gió hàng năm, bạn cần biết về hướng gió thịnh hành tại khu đất của mình. Ngoài các thành tạo địa chất, bạn cần xem xét các chướng ngại vật hiện có, chẳng hạn như cây cối, nhà cửa và nhà kho. Bạn cũng cần lập kế hoạch cho các chướng ngại vật trong tương lai, chẳng hạn như các tòa nhà mới hoặc cây cối chưa đạt đến chiều cao tối đa. Tua bin của bạn cần được đặt ngược gió so với bất kỳ tòa nhà và cây cối nào, và cần cao hơn 30 feet so với bất kỳ thứ gì trong phạm vi 300 feet.
• Cân nhắc hệ thống– Đảm bảo để lại đủ không gian để nâng và hạ tháp để bảo trì. Nếu tháp của bạn có dây neo, bạn phải chừa chỗ cho dây neo. Cho dù hệ thống là hệ thống độc lập hay được kết nối với lưới điện, bạn cũng sẽ cần phải tính đến chiều dài của dây chạy giữa tuabin và tải (nhà, ắc quy, máy bơm nước, v.v.). Một lượng điện đáng kể có thể bị mất do điện trở của dây—dây chạy càng dài thì điện bị mất càng nhiều. Sử dụng nhiều dây hơn hoặc lớn hơn cũng sẽ làm tăng chi phí lắp đặt của bạn. Tổn thất dây chạy của bạn lớn hơn khi bạn sử dụng dòng điện một chiều (DC) thay vì dòng điện xoay chiều (AC). Nếu bạn có dây chạy dài, bạn nên đảo ngược DC thành AC.

Các tua bin gió nhỏ được sử dụng trong các ứng dụng dân dụng thường có công suất từ ​​400 watt đến 20 kilowatt, tùy thuộc vào lượng điện bạn muốn tạo ra.

Một ngôi nhà thông thường sử dụng khoảng 10.932 kilowatt-giờ điện mỗi năm (khoảng 911 kilowatt-giờ mỗi tháng). Tùy thuộc vào tốc độ gió trung bình trong khu vực, một tua bin gió được đánh giá trong phạm vi 5–15 kilowatt sẽ được yêu cầu để đóng góp đáng kể vào nhu cầu này. Một tua bin gió 1,5 kilowatt sẽ đáp ứng nhu cầu của một ngôi nhà cần 300 kilowatt-giờ mỗi tháng ở một địa điểm có tốc độ gió trung bình hàng năm là 14 dặm một giờ (6,26 mét một giây).

Để giúp bạn xác định kích thước tua bin gió bạn cần, trước tiên hãy lập ngân sách năng lượng. Vì hiệu quả năng lượng thường ít tốn kém hơn sản xuất năng lượng, việc giảm mức sử dụng điện của ngôi nhà bạn có thể sẽ tiết kiệm chi phí hơn và sẽ giảm kích thước tua bin gió bạn cần.

Chiều cao của tháp tuabin gió cũng ảnh hưởng đến lượng điện mà tuabin tạo ra. Nhà sản xuất sẽ giúp bạn xác định chiều cao tháp mà bạn cần.

Ước tính sản lượng năng lượng hàng năm từ tua-bin gió (tính bằng kilowatt-giờ mỗi năm) là cách tốt nhất để xác định xem tua-bin gió và tháp gió có sản xuất đủ điện để đáp ứng nhu cầu của bạn hay không.

Nhà sản xuất tua-bin gió có thể giúp bạn ước tính sản lượng năng lượng mà bạn có thể mong đợi. Nhà sản xuất sẽ sử dụng phép tính dựa trên các yếu tố sau:

• Đường cong công suất tuabin gió cụ thể
• Tốc độ gió trung bình hàng năm tại địa điểm của bạn
• Chiều cao của tháp mà bạn dự định sử dụng
• Phân bố tần suất gió – ước tính số giờ gió thổi ở mỗi tốc độ trong một năm trung bình.

Nhà sản xuất cũng nên điều chỉnh phép tính này cho phù hợp với độ cao của công trình của bạn.

Để có được ước tính sơ bộ về hiệu suất của một tuabin gió cụ thể, bạn có thể sử dụng công thức sau:

AEO = 0,01328 ngày²V³

Ở đâu:

• AEO = Sản lượng năng lượng hàng năm (kilowatt-giờ/năm)
• D = Đường kính rotor, feet
• V = Tốc độ gió trung bình hàng năm, dặm/giờ (mph), tại địa điểm của bạn

Lưu ý: sự khác biệt giữa công suất và năng lượng là công suất (kilowatt) là tốc độ tiêu thụ điện, trong khi năng lượng (kilowatt-giờ) là lượng điện tiêu thụ.

Các hệ thống năng lượng gió nhỏ có thể được kết nối với hệ thống phân phối điện. Chúng được gọi là hệ thống kết nối lưới điện. Một tua bin gió kết nối lưới điện có thể giảm mức tiêu thụ điện do tiện ích cung cấp cho việc chiếu sáng, thiết bị và nhiệt điện. Nếu tua bin không thể cung cấp lượng năng lượng bạn cần, tiện ích sẽ bù vào phần chênh lệch. Khi hệ thống gió sản xuất nhiều điện hơn nhu cầu của hộ gia đình bạn, lượng điện dư thừa sẽ được gửi hoặc bán cho tiện ích.

Với loại kết nối lưới điện này, tua bin gió của bạn sẽ chỉ hoạt động khi lưới điện có sẵn. Trong thời gian mất điện, tua bin gió phải dừng hoạt động vì lý do an toàn.

Hệ thống kết nối lưới điện có thể khả thi nếu đáp ứng được các điều kiện sau:

• Bạn sống ở khu vực có tốc độ gió trung bình hàng năm ít nhất là 10 dặm một giờ (4,5 mét một giây).
• Điện do công ty cung cấp khá đắt ở khu vực của bạn (khoảng 10–15 xu cho mỗi kilowatt-giờ).
• Yêu cầu của công ty tiện ích về việc kết nối hệ thống của bạn với lưới điện không quá tốn kém.

Có những động lực tốt cho việc bán điện dư thừa hoặc mua tua bin gió. Các quy định của liên bang (cụ thể là Đạo luật Chính sách Quản lý Tiện ích Công cộng năm 1978, hay PURPA) yêu cầu các công ty tiện ích phải kết nối và mua điện từ các hệ thống năng lượng gió nhỏ. Tuy nhiên, bạn nên liên hệ với công ty tiện ích của mình trước khi kết nối với các đường dây phân phối để giải quyết mọi lo ngại về chất lượng điện và an toàn.

Tiện ích của bạn có thể cung cấp cho bạn danh sách các yêu cầu để kết nối hệ thống của bạn với lưới điện. Để biết thêm thông tin, hãy xemhệ thống năng lượng gia đình kết nối lưới điện.

Năng lượng gió có thể được sử dụng trong các hệ thống ngoài lưới điện, còn được gọi là hệ thống độc lập, không được kết nối với hệ thống phân phối điện hoặc lưới điện. Trong các ứng dụng này, các hệ thống điện gió nhỏ có thể được sử dụng kết hợp với các thành phần khác – bao gồmhệ thống điện mặt trời nhỏ– để tạo ra hệ thống điện lai. Hệ thống điện lai có thể cung cấp điện ngoài lưới đáng tin cậy cho các hộ gia đình, trang trại hoặc thậm chí toàn bộ cộng đồng (ví dụ như dự án nhà ở chung) ở xa đường dây tiện ích gần nhất.

Hệ thống điện hybrid không nối lưới có thể thực tế với bạn nếu các mục dưới đây mô tả tình huống của bạn:

• Bạn sống ở khu vực có tốc độ gió trung bình hàng năm ít nhất là 9 dặm một giờ (4,0 mét một giây).
• Kết nối lưới điện không khả dụng hoặc chỉ có thể thực hiện thông qua phần mở rộng đắt tiền. Chi phí chạy đường dây điện đến một địa điểm xa xôi để kết nối với lưới điện tiện ích có thể rất cao, từ 15.000 đô la đến hơn 50.000 đô la một dặm, tùy thuộc vào địa hình.
• Bạn muốn độc lập về năng lượng với công ty tiện ích.
• Bạn muốn tạo ra nguồn điện sạch.

Để biết thêm thông tin, hãy xem phần vận hành hệ thống của bạn khi không có lưới điện.