Rüzgar Türbini Boyutu Vs. Güç

İnsanlar binlerce yıldır rüzgar enerjisini kullanıyor ancak fosil yakıta dayalı olmayan enerji üretimine olan ilginin yenilenmesi, rüzgar türbinlerinin yaygınlaşmasında hızlı bir artışa neden oldu. Rüzgardan enerji çıkarmak kavramsal olarak basittir: rüzgar, bir elektrik jeneratörünü döndüren bir şaftı döndüren fan kanatları üzerinde hareket eder. Bir rüzgar türbininin güç kapasitesi kolayca hesaplanır ve evet, türbin boyutuna bağlıdır.

Rüzgar hareket halindeki havadan oluşur ve gaz moleküllerinden oluşur. Herhangi bir tek hava molekülünün kinetik enerjisi, kütlesinin yarısı ile hızının karesinin çarpımına eşittir. Rüzgar estiğinde, belirli bir alandan geçen hava kütlesi, alan çarpı rüzgar hızı çarpı havanın yoğunluğuna eşittir. Bu iki parçayı bir araya getirdiğimizde, belirli bir alandan esen rüzgarın içerdiği enerji, hava yoğunluğunun yarısı ile alan çarpı hızın küpünün yarısına eşittir. Rüzgardaki gücü metre kare başına watt cinsinden hesaplamanın hızlı bir yolu, rüzgar hızının küpünü metre/saniye olarak 0,625 ile çarpmaktır. Rüzgar hızı saatte mil ise, küpü 0.056 ile çarparsınız. Bu, saniyede 12 metrelik (saatte 5 milin biraz üzerinde) bir rüzgarın kare başına yaklaşık 1.100 watt taşıdığı anlamına gelir. metre, saniyede 4 metre (saatte 2 milden daha az) bir esinti, kare başına sadece 40 watt taşır metre. Üç kat daha fazla olan rüzgar hızı 27 kat daha fazla enerji taşır.

Bir rüzgar türbininin süpürülen alanı, kanatların bir dönüşü tarafından kapsanan toplam alandır. Bir daire içinde dönen iki veya daha fazla kanatlı bilinen yatay eksenli rüzgar türbinleri için, süpürülen alan, tek bir kanadın uzunluğunun pi'sine eşittir. 40 metre (131 fit) bıçak uzunluğuna sahip bir makinede, süpürme alanı 5.000 metrekareden (yaklaşık 54.000 fit kare) fazladır - neredeyse bir buçuk dönümdür. Bu alandan geçen güç, 5.000 metrekare ile rüzgar hızının 0,625 katı çarpılarak hesaplanabilir. Saniyede 12 metrelik bir rüzgar için küp, bu alandan esen rüzgarın 5 megavattan fazla enerji taşıdığını gösterir. güç. 28 metrelik (92 fit) kanatlı bir türbinin yanından esen aynı rüzgar, yaklaşık 2.500 metrekarelik (27.000 fit kare) bir süpürme alanına sahiptir ve yaklaşık 2.5 megavat güç taşır.

Rüzgarın rüzgar türbininin süpürme alanından belirli bir miktarda güç taşıması, rüzgar türbininin o kadar güç ürettiği anlamına gelmez. Aslında, mümkün olan en iyi türbin bile tüm bu enerjiyi hasat edemez. Öyle olsaydı, kanatların hemen arkasındaki hava hareketsiz olurdu, bu da öndeki rüzgarın gidecek hiçbir yeri olmayacağı anlamına gelir. Bir rüzgar türbininin toplayabileceği maksimum olası enerji miktarı, toplamın yüzde 60'ından azdır. Gerçek dünyada, diğer verimsizlikler ortaya çıkar -- sürtünmeye, gürültüye ve gürültüye karşı kaybedilen enerji gibi şeyler. tellerdeki direnç - toplam güç çıkışını toplamın yaklaşık yüzde 30 ila 40'ına kadar azaltmak için rüzgar gücü.

Her rüzgar türbini bir güç derecesi taşır. Bu, türbinin nominal rüzgar hızında çalıştığı her an için üreteceği maksimum güçtür. Ne yazık ki, her türbinin farklı bir nominal rüzgar hızı vardır ve bu da onları karşılaştırmayı biraz daha zorlaştırır. Ayrıca her türbinin bir devreye girme ve devreden çıkma hızı vardır. Bunlar sırasıyla, türbinin elektrik üretmediği düşük ve yüksek rüzgar hızlarıdır. Bu iki uç arasındaki türbinin verimliliği, bir güç eğrisinde ölçülür. Bir rüzgar türbininin belirli bir yılda üretmesi beklenebilecek enerji miktarı, güç eğrisine ve rüzgar hızı profiline bağlıdır. Üretilen gerçek enerjinin, türbinin her zaman tam zamanlı çalışması halinde üretebileceği enerjiye bölünmesine kapasite faktörü denir. Daha büyük bir rüzgar türbini genellikle daha fazla rüzgar enerjisi yakalayabilecek olsa da, belirli bir yerde en yüksek kapasite faktörüne sahip olmayabilir.