إن توربينات الرياح قادرة على تدوير شفراتها على سفوح التلال ، في المحيط ، بجوار المصانع وفوق المنازل. قد تبدو فكرة السماح للطبيعة بتوفير الطاقة المجانية لمنزلك جذابة ، ولكن من المهم معرفة كيفية حساب ناتج توربينات الرياح من قبل. شراء واحدة - وهو أمر مهم بشكل خاص لفهم الفرق بين السعة المقدرة للآلة والإنتاج الفعلي الذي يمكن أن تتوقعه منه هو - هي. تحقق من خرائط الرياح التي يقدمها المختبر الوطني للطاقة المتجددة لمعرفة ما إذا كانت سرعة الرياح وتوفرها في منطقتك تجعل طاقة الرياح خيارًا جيدًا لمنزلك.
سرعة الرياح
تتكون معظم توربينات الرياح من شفرات مثبتة على الدوار تشبه مراوح الطائرات. عندما ينفخ الهواء من خلالها ، فإنها تتسبب في قيام الدوار بإدارة العمود الذي يقوم بتشغيل مولد كهربائي. يتم إيقاف تشغيل معظم التوربينات تلقائيًا عندما تصل سرعة الرياح إلى حوالي 88.5 كيلومترًا في الساعة (55 ميلًا في الساعة) لمنع الضرر الميكانيكي. هذا يقلل من إنتاج الكهرباء عند حدوث رياح شديدة ويحتاج الناس إلى طاقة مستمرة من الرياح. كما أنها لا تنتج الكهرباء إذا كانت الرياح تهب ببطء شديد. إذا انخفضت سرعة الرياح بمقدار النصف ، فإن إنتاج الطاقة ينخفض بمقدار ثمانية أضعاف. يحدد الوقت الذي تكون فيه ظروف الرياح مثالية في منطقة معينة مدى توفر توربينات الرياح. تستقبل التوربينات الموجودة في مواقع أعلى مزيدًا من الرياح ، مما يؤدي إلى إنتاج أكبر. كل واحدة لديها نطاق سرعة الرياح - ما بين 30 و 50 ميلا في الساعة - حيث تعمل على النحو الأمثل.
تقييم كفاءة
تستخدم توربينات الرياح الحديثة مجموعة متنوعة من التصميمات التي تهدف إلى مساعدتها على التقاط الرياح بشكل أكثر كفاءة. تعتبر الكفاءة قيمة مهمة يجب معرفتها عند تقييم توربينات الرياح. في عالم مثالي ، يمكن للتوربين أن يحول 100 في المائة من الرياح التي تمر عبر الشفرات إلى طاقة. نظرًا لعوامل مثل الاحتكاك ، فإن هذه الآلات تتمتع فقط بتصنيفات كفاءة تتراوح بين 30 في المائة و 50 في المائة من ناتج الطاقة المقدر. يتم حساب خرج الطاقة على النحو التالي:
\ text {power} = \ frac {\ text {كثافة الهواء} \ مرات \ نص {swept area of blades} \ times \ text {wind speed} ^ 3} {2}
المساحة بالمتر المربع ، وكثافة الهواء بالكيلوجرام لكل متر مكعب وسرعة الرياح بالمتر في الثانية.
الفروق الحرجة
لمجرد أن توربينات الرياح تبلغ سعتها 1.5 ميجاوات ، فهذا لا يعني أنها ستنتج هذا القدر من الطاقة في الممارسة العملية. تنتج توربينات الرياح عادة أقل بكثير من السعة المقدرة ، وهي أقصى قدر من الطاقة التي يمكن أن تنتجها إذا كانت تعمل طوال الوقت. على سبيل المثال ، قد ينتج عن توربينات الرياح بقدرة 1.5 ميغاواط مع عامل كفاءة بنسبة 33 في المائة نصف ميغاواط فقط في السنة - أقل إذا لم تهب الرياح بشكل موثوق. عادة ما تكون التوربينات ذات النطاق الصناعي ذات قدرة استيعابية تتراوح من 2 إلى 3 ميغاواط. ومع ذلك ، يتم تقليل كمية الطاقة المنتجة فعليًا من خلال الكفاءة وتوافر الرياح - النسبة المئوية للوقت الذي تكون فيه الوحدة لديها رياح كافية للتحرك.
نصائح التسوق توربينات الرياح
إذا كنت تعرف قدرة الوحدة وعوامل الكفاءة ، فيمكنك حساب ناتجها السنوي المقدر باستخدام الصيغة التالية:
365 \ frac {\ text {days}} {\ text {year}} \ times 24 \ frac {\ text {hours}} {\ text {days}} \ times \ text {max capacity} \ times \ text {القدرات عامل} = \ نص {كيلوواط / ساعة في السنة}
على سبيل المثال ، من المتوقع أن ينتج التوربينات ذات السعة المقدرة 1.5 ميغاوات وعامل الكفاءة بنسبة 25 في المائة على النحو التالي:
365 \ مرات 24 \ مرات 1500 \ مرات 0.25 = 3285000 \ نص {كيلوواط / ساعة في السنة}
يفترض هذا الحساب توافر الرياح على مدار 24 ساعة في اليوم طوال العام. في التطبيق العملي ، هذا لا يحدث. يمكنك استخدام خرائط الرياح NREL لضبط الأرقام الزمنية للحصول على رقم محدد أكثر دقة للموقع.