Величина турбине на ветар вс. Снага

Људи користе снагу ветра хиљадама година, али обновљено интересовање за производњу енергије која није заснована на фосилним горивима довело је до брзог повећања ширења ветротурбина. Извлачење енергије из ветра концептуално је једноставно: ветар се креће преко лопатица вентилатора који окрећу осовину која ротира електрични генератор. Капацитет снаге ветротурбине се лако израчунава, и да, зависи од величине турбине.

Ветар се састоји од ваздуха у покрету и састоји се од гасовитих молекула. Кинетичка енергија било ког молекула ваздуха једнака је половини његове масе помножене са квадратом његове брзине. Када дува ветар, маса ваздуха која пролази кроз неко одређено подручје једнака је површини помноженој са брзином ветра помноженом са густином ваздуха. Састављајући та два дела, енергија садржана у ветру који дува кроз дато подручје једнака је половини густине ваздуха помножене са површином помноженом са коцком брзине. Брзи начин израчунавања снаге ветра, у ватовима по квадратном метру, је множење коцке брзине ветра у метрима у секунди за 0,625. Ако је брзина ветра у миљама на сат, множите коцку са 0,056. То значи да ветар од 12 метара у секунди (нешто више од 5 миља на сат) носи готово 1.100 вати по квадрату метар, док поветарац од 4 метра у секунди (мање од 2 миље на сат) носи само 40 вати по квадрату метар. Три пута већа брзина ветра носи 27 пута више енергије.

Простирано подручје ветрогенератора је укупна површина покривена ротацијом лопатица. За познате турбине водоравне осе са ветрометинама са две или више лопатица које се врте у круг, замашано подручје је једнако пи пута дужини једне лопатице. На машини дужине сечива од 40 метара, замотано подручје је више од 5.000 квадратних метара (готово 54.000 квадратних стопа) - готово једну и четврт хектара. Снага која пролази кроз то подручје може се израчунати множењем 5.000 квадратних метара са 0.625 пута брзином ветра у коцкама за ветар од 12 метара у секунди, показујући да ветар који дува кроз то подручје носи више од 5 мегавата снага. Исти ветар који дува поред турбине са лопатицама од 28 метара има површину од око 2.500 квадратних метара (27.000 квадратних стопа) и носи око 2,5 мегавата снаге.

Само зато што ветар носи одређену количину снаге кроз подручје померања ветрогенератора, не значи да ветротурбина производи толико снаге. У ствари, чак ни најбоља могућа турбина не може да сакупи сву ту енергију. Да јесте, онда би ваздух одмах иза лопатица био миран, што значи да ветар испред не би имао где да оде. Максимална могућа количина енергије коју ветрењача може да сакупи је мања од 60 процената од укупне количине. У стварни свет се увлаче и друге неефикасности - ствари попут енергије изгубљене трењем, буком и отпор жица - да се смањи укупна екстракција снаге на око 30 до 40 процената од укупне енергија ветра.

Свака ветротурбина има оцену снаге. То је максимална снага коју ће произвести за сваки тренутак када турбина ради при називној брзини ветра. На жалост, свака турбина има различиту оцењену брзину ветра, што је мало отежава њихово поређење. Поред тога, свака турбина има укључене и искључене брзине. То су редом мале и велике брзине ветра преко којих турбина не производи електричну енергију. Ефикасност турбине између те две крајности мери се у кривој снаге. Количина енергије коју ветротурбина може произвести у датој години зависи од криве снаге и профила брзине ветра. Стварна произведена енергија подељена енергијом коју би турбина могла произвести ако би увек радила пуно радно време назива се фактор капацитета. Иако ће већа ветротурбина углавном моћи да ухвати више енергије ветра, можда неће имати највећи фактор капацитета на датој локацији.