풍력 터빈 크기 대. 힘

인류는 수천 년 동안 풍력을 사용해 왔지만, 비 화석 연료 기반 에너지 생성에 대한 관심이 새롭게 바뀌면서 풍력 터빈의 보급이 급격히 증가했습니다. 바람에서 에너지를 추출하는 것은 개념적으로 간단합니다. 바람은 발전기를 회전시키는 샤프트를 돌리는 팬 블레이드 위로 이동합니다. 풍력 터빈의 전력 용량은 쉽게 계산할 수 있으며 터빈 크기에 따라 다릅니다.

바람은 움직이는 공기로 구성되며 기체 분자로 구성됩니다. 단일 공기 분자의 운동 에너지는 질량의 절반에 속도 제곱을 곱한 것과 같습니다. 바람이 불 때 특정 지역을 통과하는 공기의 질량은 면적 곱하기 풍속 곱하기 공기 밀도와 같습니다. 이 두 조각을 합치면 주어진 영역을 통해 부는 바람에 포함 된 에너지는 공기 밀도의 절반에 면적을 곱한 속도를 제곱 한 것과 같습니다. 바람의 힘을 평방 미터당 와트로 계산하는 빠른 방법은 풍속의 입방체 (초당 미터)에 0.625를 곱하는 것입니다. 풍속이 시간당 마일 단위 인 경우 큐브에 0.056을 곱합니다. 즉, 초당 12 미터 (시속 5 마일 이상)의 바람은 평방 당 거의 1,100 와트를 전달합니다. 미터, 초당 4 미터 (시속 2 마일 미만)의 산들 바람은 평방 당 40 와트에 불과합니다. 미터. 3 배 더 빠른 풍속은 27 배 더 많은 에너지를 전달합니다.

풍력 터빈의 스윕 영역은 블레이드의 회전으로 덮힌 전체 영역입니다. 두 개 이상의 블레이드가 원형으로 회전하는 익숙한 수평축 풍력 터빈의 경우 스위프 영역은 단일 블레이드 길이의 파이 곱하기와 같습니다. 블레이드 길이가 40 미터 (131 피트) 인 기계에서 청소 면적은 5,000 제곱미터 (거의 54,000 제곱 피트) 이상으로 거의 1/4 에이커입니다. 이 영역을 통과하는 전력은 5,000m2에 풍속의 0.625 배를 곱하여 계산할 수 있습니다. 초당 12 미터의 바람에 대해 제곱하여 해당 지역을 통해 불어 오는 바람이 5 메가 와트 이상의 힘. 블레이드가 28 미터 (92 피트) 인 터빈을 지나가는 동일한 바람은 약 2,500 제곱미터 (27,000 제곱 피트)의 스윕 면적을 가지며 약 2.5 메가 와트의 전력을 전달합니다.

바람이 풍력 터빈의 스윕 영역을 통해 일정량의 전력을 전달한다고해서 풍력 터빈이 그렇게 많은 전력을 생산한다는 의미는 아닙니다. 사실, 최상의 터빈이라 할지라도 그 모든 에너지를 수확 할 수는 없습니다. 만약 그렇다면, 블레이드 바로 뒤의 공기는 고요할 것입니다. 즉, 앞쪽의 바람이 갈 곳이 없다는 것을 의미합니다. 풍력 터빈이 수확 할 수있는 최대 에너지 양은 총 에너지의 60 % 미만입니다. 현실 세계에서는 마찰, 소음 및 전선의 저항-전체 전력 추출을 전체의 약 30 ~ 40 %로 줄입니다. 풍력 발전.

모든 풍력 터빈에는 전력 등급이 있습니다. 그것은 터빈이 정격 풍속에서 작동하는 모든 순간에 생산할 최대 전력입니다. 불행히도 모든 터빈은 정격 풍속이 다르기 때문에 비교하기가 조금 더 어렵습니다. 또한 모든 터빈에는 컷인 및 컷 아웃 속도가 있습니다. 그것들은 각각 터빈이 전기를 생산하지 않는 저속 및 고속 풍속입니다. 이 두 극단 사이의 터빈 효율은 전력 곡선에서 측정됩니다. 풍력 터빈이 주어진 연도에 생산할 수있는 에너지의 양은 전력 곡선과 풍속 프로파일에 따라 다릅니다. 생산 된 실제 에너지를 터빈이 항상 상시 가동 할 경우 생산할 수있는 에너지로 나눈 것을 용량 계수라고합니다. 더 큰 풍력 터빈은 일반적으로 더 많은 풍력 에너지를 포착 할 수 있지만 주어진 위치에서 가장 높은 용량 계수를 갖지 못할 수 있습니다.