Vivre hors du réseau: créer une énergie renouvelable et agricole


PHOTO: John D. Ivanko

Vous pouvez exploiter la puissance du soleil sur votre ferme ou votre petite ferme de plusieurs façons. Produire votre propre énergie avec un système solaire électrique (photovoltaïque) ou éolien peut aider votre exploitation à devenir un producteur d'énergie de la même manière que d'être un producteur de nourriture ou de fibre. Selon la taille du système et la quantité d'énergie dont votre exploitation a besoin pour fonctionner, de tels systèmes pourraient entraîner l'élimination de votre facture d'électricité - ou même obtenir un remboursement de votre service public local, comme nous le faisons.

En vivant «hors réseau», nous n’entendons pas nous en déconnecter. Utilisez plutôt le réseau comme un stockage plus abordable et plus pratique pour la production d'électricité. Ce n'est qu'en de rares occasions - pour les propriétés éloignées ou pour les survivants inconditionnels - qu'un système véritablement hors réseau a un sens économique en raison des coûts continus des batteries nécessaires pour stocker l'électricité.

Il n’y a aucune raison pour laquelle l’ajout d’un système d’énergie renouvelable devrait être différent ou plus difficile que l’ajout d’un cerceau ou l’achat d’un tracteur. Bien sûr, vous devrez apprendre un nouveau jargon, prendre en compte certains aspects techniques et, bien sûr, faire un investissement. Mais après quelques travaux préparatoires, vous pourriez alimenter votre ferme avec de l'énergie renouvelable en quelques mois. (Vous pouvez également envisager de louer des terrains à des promoteurs solaires.) D'un point de vue financier, adopter un tel système est opportun: de nombreuses incitations fédérales et étatiques pour de tels systèmes expireront ou seront progressivement supprimées dans les années à venir.

Priorité à la conservation et à l'efficacité

Quel que soit le système d'énergie renouvelable que vous envisagez, vous devez d'abord évaluer tous les aspects de la consommation d'énergie de votre ferme et de votre maison. La conservation et l'utilisation d'équipements économes en énergie sont beaucoup plus rentables que l'ajout d'un système d'énergie renouvelable, souvent dans un rapport de trois pour un; pour chaque dollar dépensé en efficacité, vous devrez engager 3 $ en dépenses de production d'énergie renouvelable. Examinez chaque appareil et assurez-vous qu'il est économe en énergie. Les appareils doivent être certifiés Energy Star ou dimensionnés en fonction de leur utilisation. Tout l'éclairage doit être à LED ou fluorescent compact.

Ensuite, explorez les moyens d'économiser l'énergie sur votre ferme. Pouvez-vous sauter la climatisation et vous fier à la place aux ventilateurs? Peut-être que vous faites déjà sécher votre linge à la ligne plutôt que d'utiliser un sèche-linge qui consomme beaucoup d'énergie. Votre réfrigérateur et votre congélateur sont-ils pleins ou pouvez-vous débrancher celui qui est rarement utilisé? Bien que cela ne fasse pas partie de cet article, vous pouvez également réduire la consommation d'énergie et utiliser le soleil abondant où vous vivez en installant un système solaire thermique. De tels systèmes collectent la chaleur du soleil et mettent cette énergie dans le chauffage de l'eau ou dans le chauffage de votre maison grâce à un système de rayonnement dans le plancher. La même chose peut être dite pour le chauffage au bois avec un poêle à bois certifié EPA si vous vivez là où des arbres feuillus abattus sont facilement disponibles.

Dans votre évaluation, considérez l'énergie que vous pourriez utiliser à l'avenir. De nombreuses personnes qui ont installé de tels systèmes sont passées à divers outils électriques rechargeables, tondeuses et même véhicules électriques rechargeables.

La consommation d'énergie totale de la ferme, ou la charge, est résumée par votre service public local en kilowattheures par mois sur votre facture. Vous avez besoin de ces informations pour déterminer la taille de votre système pour répondre à vos besoins une fois que vous avez épuisé les efforts de conservation et d'efficacité. Si vous utilisez un CSA pour légumes frais et avez une glacière ou si vous vous retrouvez à congeler beaucoup de vos viandes, votre chargement peut nécessiter un système d'énergie renouvelable beaucoup plus grand.

Notions de base sur les systèmes d'énergie renouvelable

Que vous souhaitiez un système d'énergie renouvelable pour réduire ou éliminer votre facture d'électricité, réduire la pollution due à la combustion de combustibles fossiles ou aider à atténuer les effets du changement climatique, produire votre propre énergie sur une ferme est un excellent pas en avant pour renforcer l'autonomie. et la durabilité.

Vous installerez un système comprenant divers équipements qui fonctionnent ensemble de manière transparente. En raison du coût des batteries et des problèmes d'entretien des systèmes hors réseau, la plupart des agriculteurs optent pour un système lié au réseau dans lequel ils peuvent utiliser le réseau comme une sauvegarde pour «mettre en banque» leur production excédentaire lorsqu'ils produisent plus qu'ils n'en utilisent pendant une période donnée.

Lorsque votre système ne répond pas à vos besoins en électricité, vous tirez simplement de l'électricité du réseau comme d'habitude. Souvent, un compteur bidirectionnel est installé pour suivre ce processus, bien que rien ne semble différent à la maison; vos lumières ne scintilleront pas et ne faibliront pas. En raison des changements dans ce que les services publics paient pour la production excédentaire, la plupart des systèmes sont dimensionnés en fonction des besoins en électricité de la ferme; il n'y a aucun avantage à surproduire.

Un système électrique solaire comprend quatre composants clés:

  1. panneaux photovoltaïques (PV),
  2. un onduleur qui se connecte via votre panneau «principal» de service agricole au réseau électrique public,
  3. un système de rack pour connecter les modules en toute sécurité à une structure, et
  4. ce qu'on appelle «l'équilibre du système», qui fait référence au reste des fils, des disjoncteurs et des parafoudres qui rendent votre système sûr et codé.

Avec un système éolien, une turbine remplace les modules pour produire de l'électricité, la turbine étant placée sur une tour et non sur un rack. Un onduleur convertit l'électricité produite par le système en un courant alternatif de fréquence de service public pour correspondre à ce qui est fourni par le service public et utilisé par vos appareils.

La taille d'un système est indiquée par la production nominale, en kilowatts (kW), de l'éolienne ou d'un groupe combiné de modules PV (appelé panneau solaire). Pour rendre les choses déroutantes, ce que vous produisez, cependant, est mesuré en kilowattheures (kWh). Une éolienne de 10 kW peut produire, sur un certain site, 10 000 kWh par an; mais un panneau solaire de 10 kW pourrait produire 13 000 kWh sur le même site, les modules basés sont inclinés et ainsi de suite.

Chaque système est unique, dimensionné pour répondre aux besoins ou au budget de la ferme, et adapté au site, à l'emplacement géographique et au potentiel de production d'énergie. La bonne nouvelle? La plupart des entreprises que vous embauchez effectuent une grande partie de l'évaluation du site et du dimensionnement du système dans le cadre de la soumission d'un devis pour le projet. Ces installateurs utilisent divers outils et données nationales pour effectuer des déterminations remarquablement précises de la production par mois et par année pour votre site.

Avec le nombre croissant de systèmes d'énergie renouvelable installés dans tout le pays, il devient plus facile d'en installer un. Quel que soit le type de système, vous avez besoin d'un accord d'interconnexion avec votre service public local, car vous utiliserez le réseau pour stocker votre production excédentaire. L'utilitaire, à juste titre, veut s'assurer que votre système est installé conformément aux derniers codes électriques et protocoles de sécurité. Encore une fois, l'installateur que vous choisissez peut vous aider dans ce processus, en particulier avec tous les détails techniques pouvant parfois impliquer des schémas électriques. Vous devrez probablement souscrire une assurance responsabilité civile de 300 000 $, qui, pour la plupart des propriétaires ou des agriculteurs, pourrait être couverte par votre police actuelle.

La puissance du soleil

Une grande partie des États-Unis reçoit beaucoup de soleil sur une base suffisamment régulière pour rendre un système photovoltaïque rentable. Bien sûr, il ne fait soleil que pendant la journée et lorsque le système photovoltaïque produit, mais c’est là que la plus grande partie de l’énergie est utilisée. Le soir et les jours nuageux, tout besoin d'électricité au-delà de ce que le système fournit provient du réseau.

Les panneaux photovoltaïques peuvent être ajoutés au-dessus d'un toit existant, placés sur un rack fixe dans un champ ou en porte-à-faux sur le côté d'une dépendance. Chaque conception a une configuration de rayonnage différente. Un toit à joint debout permet d'utiliser un système de crémaillère de serrage à faible coût; le montage d'un réseau sur un rack dans un champ coûte plus cher et nécessite une excavation, du ciment et des poteaux. Le chemin de câbles est généralement creusé dans une tranchée et souterraine jusqu'à une zone près du panneau principal de service électrique de la ferme.

La plupart des installations agricoles disposent d'un système de rack fixe dans un champ ouvert, face au sud, avec peu ou pas d'obstacles tels que des arbres ou d'autres bâtiments. Un installateur examinera attentivement le site pour évaluer les problèmes d'ombrage potentiels à l'aide d'un dispositif Solar Pathfinder. Comme vous le savez, le soleil se déplace non seulement dans le ciel au cours de la journée, mais il change également de position dans le ciel tout au long de l'année. Chaque variable affecte ce que le système peut produire, en plus de la taille du système en termes de panneaux et de leur puissance nominale (en watts).

Grâce à la baisse significative des prix des modules PV au cours de la dernière décennie, les systèmes électriques solaires sont devenus beaucoup plus abordables. Parce qu'il y a peu de pièces mobiles, contrairement à une éolienne, les systèmes PV sont plus fiables et relativement sans entretien. La plupart des systèmes ont désormais une surveillance intégrée au système afin que vous puissiez suivre la production quotidiennement, même à partir d'un smartphone.

Lorsque vous installez un système photovoltaïque en tant qu'investissement dans un équipement qui fait partie de votre entreprise, votre investissement est réalisé avec des revenus avant impôts et le système peut être amorti en partie ou en totalité en vertu de la section 179 de l'IRS, accélérant ainsi votre fenêtre de récupération. Selon l'endroit où vous vivez, un système pour alimenter une petite ferme d'environ 10 000 kWh peut coûter de 20 000 $ à 45 000 $, après incitatifs.

Au-delà de la portée de cet article, il existe une large sélection de modules photovoltaïques ainsi que d'onduleurs et de fabricants de racks, dont beaucoup sont fabriqués aux États-Unis, en Europe et en Chine. En règle générale, il est sage de s’en tenir aux fabricants qui existent depuis une dizaine d’années ou plus et d’offrir des garanties matérielles ou de fabrication qui durent le plus longtemps.

Pour les modules PV, les fabricants se concentrent sur l'efficacité des panneaux: dans quelle mesure le panneau convertit la lumière du soleil en électricité. Plus la cote d'efficacité est élevée, mieux c'est; tenez-vous-en à ceux qui offrent des garanties de performance PV, ce qui signifie que dans 10 ans, si vos modules ne produisent pas ce qu'ils devraient être, vous pourrez les faire réparer ou les remplacer.

La puissance du vent

Dans certaines régions du pays, les journées venteuses semblent ne jamais cesser - le long des zones côtières, au sommet des crêtes ou dans les grandes plaines ouvertes. Pour ces endroits, une éolienne peut être une excellente option pour produire de l'électricité, surtout si vous possédez suffisamment de terrain pour ériger une tour et que des voisins pourraient ne pas s'y opposer. Votre site doit avoir une vitesse de vent annuelle moyenne d'au moins 10 mph pour le meilleur retour sur investissement.

Outre le dimensionnement de votre turbine et de votre onduleur, vous devez décider de la hauteur et du type de tour que vous pouvez vous permettre. La production d'énergie est alors basée sur la combinaison de ces variables d'équipement, plus la taille de vos pales d'éolienne et la ressource éolienne de votre site qui, en fait, peut varier considérablement selon la saison. Dans de nombreuses régions du pays, l'automne, l'hiver et le printemps ont tendance à être beaucoup plus venteux que les mois d'été.

Plus votre tour est haute, plus le vent est constant et moins turbulent. La turbulence et la variabilité du vent diminuent la production et usent votre machine plus rapidement. Les éoliennes sont plus courantes dans les zones rurales, en particulier sur les propriétés de cinq acres ou plus, car il est préférable d'avoir la soi-disant «ligne de pente» de l'éolienne (dans le cas rare où elle tomberait au sol) pour ne reposer que sur votre propriété et non le terrain d'un voisin ou une voie publique. Cela évite les maux de tête liés aux servitudes de zonage ou aux dérogations. La plupart des éoliennes des petites fermes sont installées sur des tours de 100 pieds ou 120 pieds, qui se déclinent en trois types de base, du moins au plus cher: treillis haubané, treillis et inclinable.

Les éoliennes situées sur des sites particulièrement venteux peuvent être très efficaces pour produire de grandes quantités d'énergie renouvelable, parfois en continu pendant des jours. Par exemple, une éolienne de 10 kW produisant environ 8 kW / heure pendant seulement 48 heures produit 384 kWh. Une telle production a un coût. En raison de la circonférence du système et du métal impliqué, ainsi que du processus d'installation plus complexe nécessitant des grues et de longues courses de tranchées (peu de gens veulent une turbine juste devant leur porte), un système de petite ferme (10 kW) peut coûter 50000 $ à 80 000 $.

Une éolienne peut avoir quelques points négatifs. Bien sûr, il n’ya pas toujours de vent. En raison de leur conception, du nombre de pièces mobiles et de leur emplacement dans des climats difficiles, les systèmes d'éoliennes sont plus susceptibles de nécessiter un entretien de routine et de subir une défaillance importante. Lors d'une violente tempête de vent, les pales pourraient se fissurer. Un éclair d'un orage passant pourrait frapper la tour. Bien que de nombreuses mesures de sécurité existent pour les systèmes d'éoliennes, des problèmes imprévus surviennent, entraînant des dommages et des temps d'arrêt. Chaque événement, bien sûr, ronge votre production et ajoute au coût du système, sans parler de la frustration et du stress. Bien que les éoliennes puissent être très efficaces pour produire de l'électricité, vous devez être prêt après chaque tempête à vérifier votre système pour vous assurer qu'il fonctionne comme il se doit.

Exemple de mini-valise

Éolienne à Inn Serendipity Bed & Breakfast and Farm

  • Année d'installation: 2003
  • Taille: Éolienne Bergey Excel-S de 10 kW sur tour en treillis de 120 haubans, à 300 pieds de la ferme
  • Production annuelle: 9 966 kWh / an en moyenne (surproduction d'environ
    3000 kWh / an)
  • Coût net après incitations: $23,870
  • Incitatifs reçus: 15 595 $ en subvention de l'État (soutien en nature également utilisé comme fonds de contrepartie). Le système a également été amorti en vertu de l'article 179 de l'IRS, car il appartient à l'entreprise.
  • Entretien: De nombreux petits problèmes, tels que le remplacement du ventilateur et des fusibles de l'onduleur; défaillance catastrophique des pales après une tempête de vent et les pales ont dû être remplacées.
  • (Données de production annuelle réelle disponibles ici.)

Power Up

Consultez ces ressources et options de financement pour les projets d'énergie renouvelable lorsque vous envisagez des idées d'énergie alternative pour votre ferme.

  • Association des énergies renouvelables du Midwest. Accueillir le plus ancien salon des énergies renouvelables du pays.
  • Le guide du propriétaire sur l’énergie renouvelable, l’électricité solaire et / ou l’énergie éolienne, le tout par Dan Chiras
  • Base de données des incitations d'État pour les énergies renouvelables et l'efficacité. Une liste nationale des subventions d'État et fédérales, des prêts spéciaux et d'autres incitations pour les systèmes d'énergie renouvelable. www.dsireusa.org
  • Crédit pour la taxe solaire fédérale (crédit d'impôt à l'investissement). Pour les entreprises et les particuliers, il existe actuellement un crédit d'impôt fédéral de 30% pour l'installation de systèmes d'énergie renouvelable. https://bit.ly/2slQxHu
  • Développement rural de l'USDA: programme Énergie rurale pour l'Amérique. REAP est un programme compétitif de subventions et de prêts destiné aux producteurs agricoles et aux petites entreprises rurales. Les subventions peuvent couvrir jusqu'à 25 pour cent du coût du projet.

Il n’y a rien de mieux que d’augmenter les résultats de votre ferme en éliminant votre facture d’électricité et une ligne de dépenses dans votre compte de résultat. Un investissement dans les énergies renouvelables rend vos opérations plus autonomes et plus durables tout en offrant la possibilité de parer à l'inflation et de renforcer votre engagement envers l'environnement.

Cet article a été publié dans Vivre hors du réseau, une publication spécialisée de 2018 produite par les éditeurs et rédacteurs de Fermes de loisirs magazine. En plus de cet article sur les énergies renouvelables,Vivre hors du réseau comprend des histoires sur la permaculture, la culture de plantes sans graines et le stockage à long terme des produits. Vous pouvez acheter ce volume, Fermes de loisirs des numéros antérieurs ainsi que des éditions spéciales telles que Le meilleur des fermes d'agrément et Le meilleur de la ferme urbaine en suivant ce lien.

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