Vindkraftverk kan snurra sina blad på sluttningar, i havet, bredvid fabriker och ovanför hem. Tanken att låta naturen ge ditt hem fri kraft kan tyckas tilltalande, men det är viktigt att lära sig att beräkna vindkraftverk innan köpa en - och särskilt viktigt för att förstå skillnaden mellan maskinens nominella kapacitet och den faktiska effekt du kan förvänta dig av Det. Kontrollera vindkartorna från National Renewable Energy Laboratory för att lära dig om vindhastighet och tillgänglighet i ditt område gör vindkraft till ett bra val för ditt hem.
Vindhastighet
De flesta vindkraftverk består av rotormonterade blad som liknar flygplanets propellrar. När luft blåser igenom dem får de rotorn att vrida på en axel som driver en elektrisk generator. De flesta turbiner stängs automatiskt av när vindhastigheter når cirka 88,5 kilometer i timmen för att förhindra mekanisk skada. Detta minskar elproduktionen när starka vindar uppstår och människor behöver kontinuerlig kraft från vinden. De producerar inte heller el om vinden blåser för långsamt. Om vindhastigheten minskar med hälften minskar kraftproduktionen med en faktor åtta. Tiden under vilken vindförhållandena är optimala i en viss region definierar vindkraftverkens tillgänglighet. Turbiner placerade på högre platser får mer vind, vilket resulterar i större effekt. Var och en har ett vindhastighetsområde - mellan 30 och 50 miles per timme - där den fungerar optimalt.
Effektivitetsgrad
Moderna vindkraftverk använder en mängd olika mönster som är avsedda att hjälpa dem att fånga vind mer effektivt. Effektivitet är ett viktigt värde att veta när man bedömer en vindkraftverk. I en idealisk värld skulle en turbin omvandla 100 procent av vinden som passerar genom bladen till kraft. På grund av faktorer som friktion har dessa maskiner bara effektivitetsgrader mellan 30 procent och 50 procent av märkeffekten. Effekt beräknas enligt följande:
\ text {power} = \ frac {\ text {lufttäthet} \ times \ text {svept bladområde} \ times \ text {vindhastighet} ^ 3} {2}
Området är i kvadratmeter, lufttätheten är i kilogram per meter kubad och vindhastigheten är i meter per sekund.
Kritiska skillnader
Bara för att en vindkraftverk har en kapacitet på 1,5 megawatt betyder det inte att den kommer att producera så mycket kraft i praktiken. Vindkraftverk producerar vanligtvis betydligt mindre än nominell kapacitet, vilket är den maximala mängden kraft de kan producera om de kör hela tiden. Till exempel kan en vindkraftverk på 1,5 megawatt med en effektivitetsfaktor på 33 procent bara producera en halv megawatt på ett år - mindre om vinden inte blåser pålitligt. Turbiner i industriell skala har vanligtvis en kapacitet på 2 till 3 megawatt. Mängden energi som faktiskt produceras minskas dock av effektivitet och vindtillgänglighet - den procentandel av tid som en enhet har tillräckligt med vind för att röra sig.
Tips för shopping av vindkraftverk
Om du känner till en enhets kapacitet och effektivitetsfaktorer kan du beräkna dess beräknade årliga produktion med följande formel:
365 \ frac {\ text {dagar}} {\ text {år}} \ gånger 24 \ frac {\ text {timmar}} {\ text {dagar}} \ gånger \ text {maximal kapacitet} \ gånger \ text {kapacitet faktor} = \ text {kilowattimmar per år}
Till exempel kan en turbin med en nominell kapacitet på 1,5 megawatt och en effektivitetsfaktor på 25 procent förväntas producera enligt följande:
365 \ gånger 24 \ gånger 1500 \ gånger 0,25 = 3,285,000 \ text {kilowattimmar per år}
Denna beräkning förutsätter vindtillgänglighet 24 timmar om dygnet året runt. I praktisk tillämpning händer detta inte. Du kan använda NREL-vindkartor för att justera dina tidssiffror för en mer exakt platsspecifik siffra.