Turbiny wiatrowe potrafią obracać łopatami na zboczach wzgórz, w oceanie, obok fabryk i nad domami. Pomysł, aby natura dostarczała darmowej energii do domu może wydawać się pociągająca, ale ważne jest, aby nauczyć się wcześniej obliczać moc turbiny wiatrowej zakup jednego – a szczególnie ważne jest zrozumienie różnicy między znamionową wydajnością maszyny a rzeczywistą wydajnością, której można się spodziewać to. Sprawdź mapy wiatru dostarczone przez Narodowe Laboratorium Energii Odnawialnej, aby dowiedzieć się, czy prędkość wiatru i dostępność w Twojej okolicy sprawiają, że energia wiatru jest dobrym wyborem dla Twojego domu.
Prędkość wiatru
Większość turbin wiatrowych składa się z łopat zamontowanych na wirniku, które przypominają śmigła samolotu. Kiedy powietrze przez nie przepływa, powodują, że wirnik obraca się wałem zasilającym generator elektryczny. Większość turbin wyłącza się automatycznie, gdy prędkość wiatru osiąga około 88,5 kilometrów na godzinę (55 mil na godzinę), aby zapobiec uszkodzeniom mechanicznym. Zmniejsza to produkcję energii elektrycznej, gdy występują silne wiatry, a ludzie potrzebują ciągłej energii z wiatru. Nie wytwarzają też prądu, jeśli wiatr wieje zbyt wolno. Jeśli prędkość wiatru zmniejszy się o połowę, produkcja energii spadnie ośmiokrotnie. Czas, w którym warunki wiatrowe są optymalne w danym regionie określają dostępność turbiny wiatrowej. Turbiny zlokalizowane w wyższych lokalizacjach otrzymują więcej wiatru, co przekłada się na większą wydajność. Każdy z nich ma zakres prędkości wiatru — od 30 do 50 mil na godzinę — w którym działa optymalnie.
wskaźnik wydajności
Nowoczesne turbiny wiatrowe wykorzystują różnorodne konstrukcje, które mają pomóc im skuteczniej wychwytywać wiatr. Wydajność jest ważną wartością, którą należy znać podczas oceny turbiny wiatrowej. W idealnym świecie turbina zamieniłaby 100 procent wiatru przechodzącego przez łopaty na energię. Ze względu na czynniki takie jak tarcie, maszyny te mają tylko wskaźniki wydajności od 30 do 50 procent mocy znamionowej. Moc wyjściową oblicza się w następujący sposób:
\text{moc}=\frac{\text{gęstość powietrza}\times \text{obszerny obszar ostrzy}\times \text{prędkość wiatru}^3}{2}
Powierzchnia jest w metrach kwadratowych, gęstość powietrza w kilogramach na metr sześcienny, a prędkość wiatru w metrach na sekundę.
Wyróżnienia krytyczne
Tylko dlatego, że turbina wiatrowa ma moc 1,5 megawata, nie oznacza to, że w praktyce wyprodukuje tak dużo energii. Turbiny wiatrowe zwykle wytwarzają znacznie mniej niż moc znamionowa, czyli maksymalna ilość energii, jaką mogłyby wytworzyć, gdyby działały przez cały czas. Na przykład 1,5-megawatowa turbina wiatrowa o współczynniku sprawności 33% może wyprodukować tylko pół megawata w ciągu roku — mniej, jeśli wiatr nie wieje niezawodnie. Turbiny na skalę przemysłową mają zwykle moc znamionową od 2 do 3 megawatów. Jednak ilość faktycznie wytworzonej energii jest zmniejszona przez wydajność i dostępność wiatru – procent czasu, w którym jednostka ma wystarczająco dużo wiatru, aby się poruszać.
Wskazówki dotyczące zakupów turbin wiatrowych
Jeśli znasz współczynniki wydajności i efektywności jednostki, możesz obliczyć jej szacunkową roczną produkcję za pomocą następującego wzoru:
365\frac{\text{dni}}{\text{rok}}\times 24\frac{\text{godzin}}{\text{dni}}\times \text{maksymalna pojemność}\times \text{pojemność współczynnik}=\text{kilowatogodziny na rok}
Na przykład oczekuje się, że turbina o mocy znamionowej 1,5 megawata i współczynniku sprawności 25 procent będzie wytwarzać w następujący sposób:
365\times 24\times 1500\times 0,25 = 3,285,000\text{ kilowatogodziny na rok}
Obliczenia te zakładają dostępność wiatru przez 24 godziny na dobę przez cały rok. W praktyce tak się nie dzieje. Możesz użyć map wiatru NREL, aby dostosować swoje dane czasowe, aby uzyskać dokładniejsze dane dotyczące lokalizacji.