Slide                                                                In response to the 
1                                                                    need to clearly conduct 
                   Creating a venue for a                            an objective, 
                   Wind Analysis Study for a site on                 scientifically based, 
                   Poor Mountain  in Roanoke County, Virginia
                                                                     COST/Benefit Analysis; 
                                                                     I have described as 
                                                                     accurately (to scale) as 
                                                                     possible within the 
                                                                     graphic venue and with 
                                                                     an ethical standard 
                                                                     based upon the best 
                                                                     interests of the human 
                                                                     and other species of 
                                                                     being on our planet. 

                                                                      

Slide                                                                Clearly, the publicly 
2                                                                    available data created 
             This image describes a 650 ft x 650 ft pixel size       with a “computer‐
             overlay of a Wind Density Analysis extrapolated 
             from data from sites, nationwide, on a vertical         screen” pixel sized 
             elevation above sea level basis to assess electrical 
             energy production for a site on Poor Mountain  in 
                                                                     (650’ x650’) conclusion 
             Roanoke County, VA                                      seems to be 
                                                                     extraordinarily 
                                                                     insensitive to local 
                                                                     conditions and a poor 
                                                                     basis for weighing 
                                                                     benefit and 
                                                                     environmental loss. 
                                                                     The AWEA, an industry 
                                                                     organization and 
                                                                     AWS/Truepower, a 
                                                                     private engineering 
                                                                     consulting firm, both 
                                                                     advise that local data 
                                                                     be gathered to more 
                                                                     accurately describe the 
                                                                     energy production 
                                                                     potential of the siting. 

                                                                      
Slide                               The yellow ring begins 
             Understanding the 
3            Wind Developer’s       to focus on a specific 
             Wind Analysis Study    area of a proposed 18 – 
             for a site on 
             Poor Mountain  in      2.5MW Turbine 
             Roanoke County,        Plantation. Note that 
             Virginia
                                    there are an 
                                    abundance of Class 5, 6 
                                    & & wind areas in the 
                                    Roanoke & Franklin 
                                    County vicinities. 
                                    Notably along the Blue 
                                    Ridge Parkway, 
                                    Mason’s Knob and 
                                    Cahas Mountain near 
                                    Boone’s Mill to the 
                                    east. 

                                     

Slide                               As we begin to focus in 
             Understanding the 
4            Wind Developer’s       on the project site we 
             Wind Analysis Study    see that the Wind 
             for a site on 
             Poor Mountain  in      Classes are 
             Roanoke County,        predominately Class 3 
             Virginia
                                    & Class 4 areas. 
                                    Notably, these are of 
                                    lower energy 
                                    producing potential 
                                    than many other Class 
                                    5, 6 & 7 wind areas in 
                                    the vicinity.  

                                     
Slide                                                                                              With less than 
5                                                                                                  desirable siting, in wind 
               Is this site on 
                                                                                                   power terms, than 
               Poor Mountain  in                                                                   recommended by the 
               Roanoke County, 
               Virginia a key 
                                                                                                   American Wind Energy 
               to accessing                                                                        Association (AWEA), an 
               additional energy 
               resources from the 
                                                                                                   industry supported 
               abundant wind power                                                                 organization: “In 
               bands near a model  
               city in the southern                                                                general, sites with a 
               Appalachians?                                                                       Wind Power Class 
                                                                                                   rating of 4 or higher 
                                                                                                   are now preferred for 
                                                                                                   large scale wind 
                                                                                                   plants.” 
                                                                                                    
                                                                                                   9 turbines proposed 
                                                                                                   in Class 3 areas 
                                                                                                   5 turbines proposed 
                                                                                                   in Class 4 areas 
                                                                                                   3 turbines proposed 
                                                                                                   in Class 5 areas 
                                                                                                   1 turbine proposed in 
                                                                                                   Class 6 area 

                                                                                                    

Slide                                                                                              Off‐shore winds are 
6                                                                                                  relatively smooth, 
                                                                                                   stable, and more 
                                                                                                   predictable in terms of 
                                                                                                   constant flow. 
                                                                                                   On‐shore winds vary 
                                                                                                   wildly in the vertical 
                                                                                                   direction as influenced 
                                                                                                   by objects including 
                                                 Mountain wave schematic. The wind flows           buildings, trees and 
                                                 towards a mountain and produces a first 
                                                 oscillation (A). A second wave occurs further     terrain.  
             A: Sea breeze (occurs at daytime)
                                                 away and higher. The lenticular clouds form at 
             B: Land breeze (occurs at night)
                                                 the peak of the waves                              
          
Slide                                                                                                                The characteristics of 
7                                                                                                                    the wind in 
                                                                                                                     mountainous terrain 
                                                                                                                     where wind‐flow 
                                                                                                                     patterns are “choppy” 
                                                                                                                     makes analysis of 
                                                                                                                     energy production 
                                                                                                                     potential extremely 
                                                                                                                     critical as to specific 
                                                                                                                     site data collection 
                                                                                                                     location & height. 
             Wind Flow Visualization over Appalachian Mountain Terrain
               Poor Mountain wind Reaping - Roanoke County - Virginia
                                                                                                                      
          

Slide                                                                                                                By definition, these 
                          The wind profile power law relationship is:
8                         u/ur = (z/zr)α                                                                             algorithms are yielding 
                          where u is the wind speed (in meters per second) at height z (in meters), and ur is the 
                          known wind speed at a reference height zr. The exponent (α) is an empirically derived 
                                                                                                                     “quite erroneous” 
                          coefficient that varies dependent upon the stability of the atmosphere. For neutral 
                          stability conditions, α is approximately 1/7, or 0.143.
                                                                                                                     estimates. The 
                          In order to estimate the wind speed at a certain height x, the relationship would be 
                          rearranged to:
                                                                                                                     roughness factor 
                          ux = ur(zx/zr)α
                          The value of 1/7 for α is commonly assumed to be constant in wind resource 
                                                                                                                     clearly requires much 
                          assessments, because the differences between the two levels are not usually so great 
                          as to introduce substantial errors into the estimates (usually < 50 m). However, when 
                                                                                                                     more locally based 
                          a constant exponent is used, it does not account for the roughness of the surface, the 
                          displacement of calm winds from the surface due to the presence of obstacles (i.e., 
                                                                                                                     evaluation. Terrain 
                          zero‐plane displacement), or the stability of the atmosphere. In places where trees or 
                          structures impede the near‐surface wind, the use of a constant 1/7 exponent may 
                                                                                                                     based factors for 
                          yield quite erroneous estimates, and the log wind profile is preferred. Even under 
                          neutral stability conditions, an exponent of 0.11 is more appropriate over open water 
                                                                                                                     “wind‐turbulence” 
                          (e.g., for offshore wind farms), than 0.143,  which is more applicable over open land 
                          surfaces.                                                                                  impact in mountain 
                                                                                                                     terrain is not 
                                                                                                                     addressed, thereby, 
                                                                                                                     making data 
                                                                                                                     extrapolation less 
                                                                                                                     reliable. Wind shear, 
                                                                                                                     the radical shifts in 
                                                                                                                     wind flow are most 
                                                                                                                     common in the 
                                                                                                                     mountains. The wind 
                                                                                                                     characteristics that 
                                                                                                                     attract migrating 
                                                                                                                     species, thermals and 
                                                                                                                     downdrafts along 
                                                                                                                     ridges create a 
                                                                                                                     “roughness” factor on 
                                                                                                                     an extreme ratio of 
                                                                                                                     difference as described 
                                                                                                                     here that it become 
apparent that site 
                                                                                                               specific data and 
                                                                                                               analysis must be 
                                                                                                               undertaken in 
                                                                                                               mountainous terrain. 

                                                                                                                




Slide                                                                                                          This equation 
9            Rayleigh Distribution ‐ Wind Speed                                                                estimates theoretical 
             The purpose of this page is to illustrate the use of the Rayleigh distribution to estimate the 
             energy recovered by a medium sized wind turbine. The parameters are illustrative and it is        energy conversion from 
             important to obtain site specific parameters for a project evaluation.                            wind to electricity. 
             Basic Equation
             The equation for energy recovery from the wind is as follows:                                      




          

Slide        Coefficient of Performance                                                                        For the preceding 
10           Not all the energy can be recovered from a                                                        Raleigh Distribution 
             wind stream. The theoretical maximum value 
             for the coefficient of performance is 0.593. An                                                   formula, the coefficient 
             "ideal" wind turbine with this maximum value                                                      of performance factor 
             is known as a Rayleigh‐Betz machine. 
             In practice the value of the maximum values of 
                                                                                                               used is between the 
             coefficient is in the range 0.25 to 0.45.                                                         25% to 45% range. This 
             In general, the larger the machine the higher 
             the value. Also the use of variable pitch rotors 
                                                                                                               number should not b e 
             can optimize the coefficient of performance                                                       confused with the 
             for a range of wind speeds. The curve used in 
             the example is shown below.
                                                                                                               “capacity factor”, which 
             The maximum value of the coefficient has                                                          addresses performance 
             been set close to the modal wind speed for
             Rayleigh averages in the range 5 ‐ 7 m/sec. The 
                                                                                                               over periods of time 
             rotor design should be optimized for the site.                                                    (typically annual).  

                                                                                                                
Slide                                                                   A Capacity Factor is 
11                                                                      number that is 
                                                                        applied to identify 
                                                                        the “on site” 
                                                                        productivity of the 
                                                                        turbine or installation 
                                                                        of turbines. The 
                                                                        number is expressed 
                                                                        as a ratio of energy 
                                                                        produced (over time) 
                                                                        divided by the “Name 
             From GE Wind (2.5xl Power curve speculation NOT from GE)
                                                                        Plate Capacity” (over 
                                                                        the same amount of 
                                                                        time).  
                                                                        Invenergy, LLC 
                                                                        provided a “35% 
                                                                        capacity factor” to Dr. 
                                                                        Sean McGinnis, dean 
                                                                        of the Department of 
                                                                        Green Engineering at 
                                                                        Virginia Tech. which 
                                                                        he used to establish 
                                                                        projections of 
                                                                        providing electrical 
                                                                        needs to 10,000 
                                                                        Roanoke Valley 
                                                                        Homes annually. He 
                                                                        also postulated that 
                                                                        98,000 tons of CO2 
                                                                        emissions would be 
                                                                        curtailed as a result 
                                                                        of using the 35% 
                                                                        capacity factor. 
                                                                        To achieve this 
                                                                        measure of efficiency, 
                                                                        the wind must 
                                                                        operate these 
                                                                        turbines on Poor 
                                                                        Mountain at a 
                                                                        constant speed of  
6.75 m/s (15.1 mph), 
             24 hours per day, 365 
             days per year. This 
             alone makes claims 
             of producing 
             electricity needs for 
             10,000 homes (at an 
             AEP rate of 14,400 
             KWH/home in 
             Roanoke) 
             exaggerated by over 
             500%!!! 

              

Slide        On Bent Mountain, we 
12           are blessed with a 
             population of diverse 
             interest and expertise. 
             Our interests, 
             education & expertise 
             have shaped us into a 
             community family that 
             understands how to 
             appreciate and live 
             with our natural 
             environment.  
             We have a registered 
             private weather station  
             on the Bent Mountain 
             plateau the has been 
             compiling 5‐minute 
             data for six years. The 
             exact location of the 
             station  will be kept 
             private with for the 
             sake of the owner, with 
             the exception that is in 
             an equal or greater 
             wind classification area 
             than the proposed 
             turbine locations. 
              
A close friend, with 
electrical engineering 
degree & independent 
streak recently emailed 
this about a data from 
a local Bent Mountain 
Weather station: 
"Based on his wind 
data there was no day 
in July or Aug (2010) 
that the turbines would 
have run for more than 
5 minutes on any one 
day. 
 
The total (for 18 
turbines) in July was 
101 minutes to 
produce 5586 KwHr / 
turbine 
 
The total (for 18 
turbines) in Aug was 
105 minutes to 
produce 1942 KwHr / 
turbine 
 
Since both are almost 
certainly less than the 
control circuits draw 
from the grid. CC folks 
must live without A/C, 
refigeration" 
 
 

 
Slide                                                                                    Please look closely at 
13                                                         Poor Mountain Preserve 
                                                                                         this image. It clearly 
                                            Bottom Creek
                                                             The Nature Conservancy
                                                             Globally Rare Pirate‐bush   conveys visual 
                                             Headwaters
                                                                                         evidence of a large 
                                                                                         undisturbed oxygen 
                         Big Laurel Creek
                           Headwaters
                                                                                         producing, life 
                                                                                         sustaining areas of 
                                                                                         natural environment. 
                                                                                         Thirty years ago, 
                                                                                         Roanoke County 
             Bottom Creek Gorge 
                  Preserve                                                               identified the hollow 
             The Nature Conservancy
              EPA/DEQ Tier III Stream
                                                                                         behind my home as a 
                                                                                         prospective site for a 
                                                                                         landfill, because it was 
                                                                                         remote from the 
                                                                                         density of population 
                                                                                         in the valley. Thirty 
                                                                                         years later, we still 
                                                                                         think that “for the 
                                                                                         greater good(?)” and 
                                                                                         the “financial benefit 
                                                                                         of a few”, the 
                                                                                         unspoiled natural 
                                                                                         environment that we 
                                                                                         have left in the area is 
                                                                                         easily sacrificed for our 
                                                                                         ever‐growing energy 
                                                                                         demands.  

                                                                                          

 

Poor Mountain Wind Analysis 6

  • 1.
    Slide  In response to the  1  need to clearly conduct  Creating a venue for a an objective,  Wind Analysis Study for a site on  scientifically based,  Poor Mountain  in Roanoke County, Virginia COST/Benefit Analysis;  I have described as  accurately (to scale) as  possible within the  graphic venue and with  an ethical standard  based upon the best  interests of the human  and other species of    being on our planet.    Slide  Clearly, the publicly  2  available data created  This image describes a 650 ft x 650 ft pixel size  with a “computer‐ overlay of a Wind Density Analysis extrapolated  from data from sites, nationwide, on a vertical  screen” pixel sized  elevation above sea level basis to assess electrical  energy production for a site on Poor Mountain  in  (650’ x650’) conclusion  Roanoke County, VA seems to be  extraordinarily  insensitive to local  conditions and a poor  basis for weighing  benefit and  environmental loss.  The AWEA, an industry    organization and  AWS/Truepower, a  private engineering  consulting firm, both  advise that local data  be gathered to more  accurately describe the  energy production  potential of the siting.   
  • 2.
    Slide  The yellow ring begins  Understanding the  3  Wind Developer’s   to focus on a specific  Wind Analysis Study  area of a proposed 18 –  for a site on  Poor Mountain  in  2.5MW Turbine  Roanoke County,  Plantation. Note that  Virginia there are an  abundance of Class 5, 6  & & wind areas in the  Roanoke & Franklin  County vicinities.  Notably along the Blue  Ridge Parkway,  Mason’s Knob and    Cahas Mountain near  Boone’s Mill to the  east.    Slide  As we begin to focus in  Understanding the  4  Wind Developer’s   on the project site we  Wind Analysis Study  see that the Wind  for a site on  Poor Mountain  in  Classes are  Roanoke County,  predominately Class 3  Virginia & Class 4 areas.  Notably, these are of  lower energy  producing potential  than many other Class  5, 6 & 7 wind areas in  the vicinity.      
  • 3.
    Slide  With less than  5  desirable siting, in wind  Is this site on  power terms, than  Poor Mountain  in  recommended by the  Roanoke County,  Virginia a key  American Wind Energy  to accessing  Association (AWEA), an  additional energy  resources from the  industry supported  abundant wind power  organization: “In  bands near a model   city in the southern  general, sites with a  Appalachians?  Wind Power Class  rating of 4 or higher  are now preferred for    large scale wind  plants.”    9 turbines proposed  in Class 3 areas  5 turbines proposed  in Class 4 areas  3 turbines proposed  in Class 5 areas  1 turbine proposed in  Class 6 area    Slide  Off‐shore winds are  6  relatively smooth,  stable, and more  predictable in terms of  constant flow.  On‐shore winds vary  wildly in the vertical  direction as influenced  by objects including  Mountain wave schematic. The wind flows  buildings, trees and  towards a mountain and produces a first  oscillation (A). A second wave occurs further  terrain.   A: Sea breeze (occurs at daytime) away and higher. The lenticular clouds form at  B: Land breeze (occurs at night) the peak of the waves     
  • 4.
    Slide  The characteristics of  7  the wind in  mountainous terrain  where wind‐flow  patterns are “choppy”  makes analysis of  energy production  potential extremely  critical as to specific  site data collection  location & height.  Wind Flow Visualization over Appalachian Mountain Terrain Poor Mountain wind Reaping - Roanoke County - Virginia     Slide  By definition, these  The wind profile power law relationship is: 8  u/ur = (z/zr)α algorithms are yielding  where u is the wind speed (in meters per second) at height z (in meters), and ur is the  known wind speed at a reference height zr. The exponent (α) is an empirically derived  “quite erroneous”  coefficient that varies dependent upon the stability of the atmosphere. For neutral  stability conditions, α is approximately 1/7, or 0.143. estimates. The  In order to estimate the wind speed at a certain height x, the relationship would be  rearranged to: roughness factor  ux = ur(zx/zr)α The value of 1/7 for α is commonly assumed to be constant in wind resource  clearly requires much  assessments, because the differences between the two levels are not usually so great  as to introduce substantial errors into the estimates (usually < 50 m). However, when  more locally based  a constant exponent is used, it does not account for the roughness of the surface, the  displacement of calm winds from the surface due to the presence of obstacles (i.e.,  evaluation. Terrain  zero‐plane displacement), or the stability of the atmosphere. In places where trees or  structures impede the near‐surface wind, the use of a constant 1/7 exponent may  based factors for  yield quite erroneous estimates, and the log wind profile is preferred. Even under  neutral stability conditions, an exponent of 0.11 is more appropriate over open water  “wind‐turbulence”  (e.g., for offshore wind farms), than 0.143,  which is more applicable over open land  surfaces. impact in mountain  terrain is not  addressed, thereby,    making data  extrapolation less  reliable. Wind shear,  the radical shifts in  wind flow are most  common in the  mountains. The wind  characteristics that  attract migrating  species, thermals and  downdrafts along  ridges create a  “roughness” factor on  an extreme ratio of  difference as described  here that it become 
  • 5.
    apparent that site  specific data and  analysis must be  undertaken in  mountainous terrain.    Slide  This equation  9  Rayleigh Distribution ‐ Wind Speed estimates theoretical  The purpose of this page is to illustrate the use of the Rayleigh distribution to estimate the  energy recovered by a medium sized wind turbine. The parameters are illustrative and it is  energy conversion from  important to obtain site specific parameters for a project evaluation. wind to electricity.  Basic Equation The equation for energy recovery from the wind is as follows:     Slide  Coefficient of Performance For the preceding  10  Not all the energy can be recovered from a  Raleigh Distribution  wind stream. The theoretical maximum value  for the coefficient of performance is 0.593. An  formula, the coefficient  "ideal" wind turbine with this maximum value  of performance factor  is known as a Rayleigh‐Betz machine.  In practice the value of the maximum values of  used is between the  coefficient is in the range 0.25 to 0.45.  25% to 45% range. This  In general, the larger the machine the higher  the value. Also the use of variable pitch rotors  number should not b e  can optimize the coefficient of performance  confused with the  for a range of wind speeds. The curve used in  the example is shown below. “capacity factor”, which  The maximum value of the coefficient has  addresses performance  been set close to the modal wind speed for Rayleigh averages in the range 5 ‐ 7 m/sec. The  over periods of time  rotor design should be optimized for the site. (typically annual).      
  • 6.
    Slide  A Capacity Factor is  11  number that is  applied to identify  the “on site”  productivity of the  turbine or installation  of turbines. The  number is expressed  as a ratio of energy  produced (over time)  divided by the “Name  From GE Wind (2.5xl Power curve speculation NOT from GE) Plate Capacity” (over    the same amount of  time).   Invenergy, LLC  provided a “35%  capacity factor” to Dr.  Sean McGinnis, dean  of the Department of  Green Engineering at  Virginia Tech. which  he used to establish  projections of  providing electrical  needs to 10,000  Roanoke Valley  Homes annually. He  also postulated that  98,000 tons of CO2  emissions would be  curtailed as a result  of using the 35%  capacity factor.  To achieve this  measure of efficiency,  the wind must  operate these  turbines on Poor  Mountain at a  constant speed of  
  • 7.
    6.75 m/s (15.1 mph),  24 hours per day, 365  days per year. This  alone makes claims  of producing  electricity needs for  10,000 homes (at an  AEP rate of 14,400  KWH/home in  Roanoke)  exaggerated by over  500%!!!    Slide  On Bent Mountain, we  12  are blessed with a  population of diverse  interest and expertise.  Our interests,  education & expertise  have shaped us into a  community family that  understands how to  appreciate and live  with our natural  environment.   We have a registered    private weather station   on the Bent Mountain  plateau the has been  compiling 5‐minute  data for six years. The  exact location of the  station  will be kept  private with for the  sake of the owner, with  the exception that is in  an equal or greater  wind classification area  than the proposed  turbine locations.   
  • 8.
  • 9.
    Slide  Please look closely at  13  Poor Mountain Preserve  this image. It clearly  Bottom Creek The Nature Conservancy Globally Rare Pirate‐bush conveys visual  Headwaters evidence of a large  undisturbed oxygen  Big Laurel Creek Headwaters producing, life  sustaining areas of  natural environment.  Thirty years ago,  Roanoke County  Bottom Creek Gorge  Preserve  identified the hollow  The Nature Conservancy EPA/DEQ Tier III Stream behind my home as a  prospective site for a    landfill, because it was  remote from the  density of population  in the valley. Thirty  years later, we still  think that “for the  greater good(?)” and  the “financial benefit  of a few”, the  unspoiled natural  environment that we  have left in the area is  easily sacrificed for our  ever‐growing energy  demands.