Вітрові турбіни здатні крутити лопаті на схилах пагорбів, в океані, поруч із фабриками та над будинками. Ідея дозволити природі забезпечити безкоштовне живлення вашого дому може здатися привабливою, але важливо навчитися обчислювати потужність вітрогенератора до придбання - і особливо важливо зрозуміти різницю між номінальною потужністю машини та фактичною продуктивністю, якої ви можете очікувати це. Перевірте карти вітру, надані Національною лабораторією відновлюваних джерел енергії, щоб дізнатися, чи швидкість та доступність вітру у вашому районі робить енергію вітру хорошим вибором для вашого будинку.
Швидкість вітру
Більшість вітрогенераторів складаються з лопатей, встановлених на роторі, які нагадують гвинти літака. Коли повітря продуває через них, вони змушують ротор обертати вал, який живить електричний генератор. Більшість турбін автоматично вимикаються, коли швидкість вітру досягає близько 88,5 кілометрів на годину (55 миль на годину), щоб запобігти механічним пошкодженням. Це зменшує виробництво електроенергії, коли трапляються сильні вітри і люди потребують постійної енергії від вітру. Вони також не виробляють електрику, якщо вітер дме занадто повільно. Якщо швидкість вітру зменшується вдвічі, виробництво електроенергії зменшується у вісім разів. Час, протягом якого вітрові умови є оптимальними в даному регіоні, визначає доступність вітрогенератора. Турбіни, розташовані у вищих місцях, отримують більше вітру, що призводить до більшої потужності. Кожен з них має діапазон швидкості вітру - від 30 до 50 миль на годину - при якому він працює оптимально.
Рейтинг ефективності
Сучасні вітрогенератори використовують різноманітні конструкції, призначені допомогти їм ефективніше вловлювати вітер. Ефективність - це важливе значення, яке слід знати при оцінці вітрогенератора. В ідеальному світі турбіна перетворює на потужність 100 відсотків вітру, що проходить через лопаті. Через такі фактори, як тертя, ці машини мають коефіцієнт корисної дії лише від 30 до 50 відсотків номінальної вихідної потужності. Вихідна потужність розраховується наступним чином:
\ text {потужність} = \ frac {\ text {щільність повітря} \ times \ text {повна зона лопатей} \ times \ text {швидкість вітру} ^ 3} {2}
Площа в метрах у квадраті, щільність повітря в кілограмах на метр кубічний і швидкість вітру в метрах в секунду.
Критичні відмінності
Те, що вітрогенератор має потужність 1,5 мегават, це не означає, що він буде виробляти таку потужність на практиці. Вітрові турбіни зазвичай виробляють значно менше номінальної потужності, що є максимальною потужністю, яку він міг би виробляти, якщо б працював весь час. Наприклад, вітрогенератор потужністю 1,5 мегават з коефіцієнтом корисної дії 33 відсотків може виробляти лише половину мегават за рік - менше, якщо вітер не дме надійно. Турбіни промислового масштабу зазвичай мають потужність від 2 до 3 мегават. Однак кількість фактично виробленої енергії зменшується за рахунок ефективності та доступності вітру - відсоток часу, коли одиниця має достатньо вітру для руху.
Поради щодо покупки вітряної турбіни
Якщо вам відомі коефіцієнти потужності та ефективності одиниці, ви можете розрахувати її передбачуваний річний випуск за такою формулою:
365 \ frac {\ text {дні}} {\ text {рік}} \ раз 24 \ frac {\ text {години}} {\ text {дні}} \ times \ text {максимальна місткість} \ times \ text {ємність коефіцієнт} = \ текст {кіловат-годин на рік}
Наприклад, турбіна з номінальною потужністю 1,5 мегават і коефіцієнтом корисної дії 25 відсотків повинна мати наступний випуск:
365 \ раз 24 \ раз 1500 \ раз 0,25 = 3 285 000 \ текст {кіловат-годин на рік}
Цей розрахунок передбачає наявність вітру 24 години на добу протягом усього року. На практиці цього не відбувається. Ви можете скористатися картами вітру NREL, щоб скоригувати показники часу для отримання більш точної цифри для конкретного місця.
