Větrné turbíny jsou schopné otáčet lopatkami na stráních, v oceánu, vedle továren a nad domy. Myšlenka nechat přírodu poskytovat volnou energii vašemu domovu se může zdát lákavá, ale je důležité se naučit, jak vypočítat výkon větrné turbíny dříve nákup jednoho - a zvláště důležité pochopit rozdíl mezi jmenovitou kapacitou stroje a skutečným výkonem, od kterého můžete očekávat to. Podívejte se na mapy větru poskytnuté Národní laboratoří pro obnovitelné zdroje energie, abyste zjistili, zda rychlost a dostupnost větru ve vaší oblasti činí z větrné energie dobrou volbu pro váš domov.
Rychlost větru
Většina větrných turbín je tvořena lopatkami namontovanými na rotoru, které se podobají vrtulím letadel. Když vzduch prochází skrz ně, způsobí, že rotor otočí hřídel, která pohání elektrický generátor. Většina turbín se automaticky vypne, když rychlost větru dosáhne přibližně 88,5 kilometrů za hodinu (55 mil za hodinu), aby se zabránilo mechanickému poškození. To snižuje produkci elektřiny, když se vyskytne silný vítr a lidé potřebují nepřetržitou energii z větru. Rovněž neprodukují elektřinu, pokud vítr fouká příliš pomalu. Pokud se rychlost větru sníží o polovinu, sníží se výroba energie osmkrát. Dostupnost větrné turbíny určuje doba, po kterou jsou v dané oblasti optimální podmínky větru. Turbíny umístěné na vyšších místech přijímají více větru, což se promítá do vyššího výkonu. Každý z nich má rozsah rychlosti větru - mezi 30 a 50 mil za hodinu - při kterém pracuje optimálně.
Hodnocení účinnosti
Moderní větrné turbíny používají různé konstrukce, které jim mají pomoci efektivněji zachytit vítr. Efektivita je důležitá hodnota, kterou je třeba znát při hodnocení větrné turbíny. V ideálním světě by turbína přeměnila 100 procent větru procházejícího lopatkami na energii. Kvůli faktorům, jako je tření, mají tyto stroje účinnost pouze mezi 30 a 50 procenty jmenovitého výkonu. Výkon se počítá takto:
\ text {power} = \ frac {\ text {hustota vzduchu} \ times \ text {zametaná plocha lopatek} \ times \ text {rychlost větru} ^ 3} {2}
Tato oblast je v metrech čtverečních, hustota vzduchu je v kilogramech na metr krychlový a rychlost větru je v metrech za sekundu.
Kritické vyznamenání
Jen proto, že větrná turbína má kapacitu 1,5 megawattu, to ještě neznamená, že v praxi vyprodukuje tolik energie. Větrné turbíny obvykle produkují podstatně méně, než je jmenovitá kapacita, což je maximální množství energie, které by dokázalo vyprodukovat, kdyby běželo po celou dobu. Například 1,5 megawattová větrná turbína s účinností 33 procent může za rok vyprodukovat pouze polovinu megawattu - méně, pokud nebude spolehlivě foukat vítr. Turbíny v průmyslovém měřítku mají obvykle kapacitu 2 až 3 megawatty. Množství skutečně vyrobené energie je však sníženo účinností a dostupností větru - procento času, kdy má jednotka dostatek větru k pohybu.
Tipy na nakupování větrných turbín
Pokud znáte faktory kapacity a efektivity jednotky, můžete vypočítat její odhadovanou roční produkci pomocí následujícího vzorce:
365 \ frac {\ text {dny}} {\ text {rok}} \ časy 24 \ frac {\ text {hodiny}} {\ text {dny}} \ časy \ text {maximální kapacita} \ časy \ text {kapacita factor} = \ text {kilowatthodin za rok}
Například se očekává, že turbína se jmenovitým výkonem 1,5 megawattů a faktorem účinnosti 25 procent bude vyrábět takto:
365 \ krát 24 \ krát 1500 \ krát 0,25 = 3 285 000 \ text {kilowatthodin za rok}
Tento výpočet předpokládá dostupnost větru po celý rok 24 hodin denně. V praktické aplikaci se to neděje. Větrné mapy NREL můžete použít k úpravě časových údajů pro přesnější údaje specifické pro konkrétní místo.