Jak vypočítat generátor větrné turbíny: vzorce + praktický příklad výpočtu

Výběr modelu

Cena soupravy větrné turbíny, měniče, stožáru a SFPU (automatické záložní rozvodné skříně) závisí přímo na výkonu a účinnosti.

Maximální výkon kW	Průměr rotoru m	Výška stožáru м	Jmenovitá rychlost m/s	Napětí W
0,55	2,5	6	8	24
2,6	3,2	9	9	120
6,5	6,4	12	10	240
11,2	8	12	10	240
22	10	18	12	360

Jak vidíme, k úplnému nebo částečnému zásobování zemědělské usedlosti elektrickou energií je třeba mít velkokapacitní generátory, jejichž samostatná instalace je poměrně problematická. V každém případě vysoké kapitálové investice a nutnost zhotovení instalace stožáru se speciálním vybavením výrazně snižují oblibu systémů větrné energie pro soukromé použití.

Existují malé přenosné větrné turbíny, které si můžete vzít s sebou na cesty. Tyto modely jsou kompaktní, rychle se instalují na zem, jsou nenáročné na údržbu a poskytují dostatečný výkon pro pohodlný pobyt venku.

Ačkoli maximální výkon takového modelu je pouze 450 W, stačí to na osvětlení celého kempu a umožňuje to používat domácí spotřebiče daleko od civilizace.

Středním a malým podnikům by instalace několika větrných elektráren mohla přinést obrovské úspory nákladů na energii. Tímto typem výroby se zabývá mnoho evropských společností.

Jedná se o složité technické systémy, které vyžadují údržbu, ale jsou dimenzovány na dostatečnou kapacitu, aby pokryly potřeby celého provozu. Například největší větrná farma v Texasu s pouhými 420 generátory vyrábí 735 megawattů ročně.

Výhody a nevýhody instalace větrné turbíny

Toto zařízení patří stejně jako solární panely do kategorie alternativních zdrojů energie. Na rozdíl od fotovoltaických článků, které potřebují sluneční světlo, však větrné turbíny mohou efektivně pracovat 24 hodin denně, 365 dní v roce.

Výhody	Nevýhody
Volná energie všude	Cena zařízení
Energie šetrná k životnímu prostředí	Náklady na instalaci
Energetická nezávislost na vládě a jejích tarifech	Náklady na údržbu.
Závislost na slunečním světle	Závislost na rychlosti větru

Pro vyvážení všech těchto výhod a nevýhod se často používá svazek: větrný generátor se solárním panelem. Tyto systémy se vzájemně doplňují, čímž se snižuje závislost výroby elektřiny na slunci a větru.

Výpočet výkonu generátoru větrné turbíny

Ve většině případů závisí proveditelnost instalace větrných turbín na průměrné rychlosti větru v dané oblasti. Instalace větrných turbín je odůvodněná při minimální rychlosti větru čtyři metry za sekundu. Při rychlosti větru devět až dvanáct metrů za sekundu pracuje větrná turbína maximální rychlostí.

Horizontální generátor větrné turbíny

Kromě toho výkon těchto zařízení závisí také na povrchu použitých lopatek a na velikosti průměru rotorového zařízení. Pokud jsou známy průměrné rychlosti větru pro danou oblast, lze zvolit potřebný generátor s určitou velikostí vrtule.

Výpočet se provádí podle vzorce: P=2D*3V/7000 kW, kde P je výkon, D je průměr rotorového zařízení a parametr V udává sílu větru v metrech za sekundu. Tento vzorec je však vhodný pouze pro horizontální větrné turbíny.

Alternativní energie

Větrnou energii lze využít i pro další aplikace, například pro přeměnu síly větru ve větrných turbínách. Při rychlosti větru V = 10 m/s a průměru kruhu 1 m má tedy větrná turbína lopatky d = 1,13 m a produkuje přibližně 200-250 W užitečného výkonu. S tímto výkonem dokáže elektrický pluh zorat půl stovky (50 m²) půdy za jednu hodinu.

Pokud se použijí velké rozměry větrných generátorů - až 3 metry a průměrná rychlost proudu vzduchu 5 m/s, je možné získat výkon 1-1,5 kw, který zcela zdarma zásobí malý venkovský dům elektřinou. Po zavedení tzv. "zeleného" tarifu se doba návratnosti zařízení zkrátí na 3-7 let a v budoucnu může generovat čistý zisk.

Výpočet větrných turbín

Při konstrukci větrné turbíny se obvykle používají dva typy vrtulí:

1. Otáčení ve vodorovné rovině (křídlo).
2. Rotace ve svislé rovině (Savoniův rotor, Darierův rotor).

Konstrukce šroubů s natočením v obou rovinách lze vypočítat podle vzorce:

Z= L*W/60/V

Pro tento vzorec: Z je stupeň rychlosti (pomalá rychlost) vrtule; L je délka obvodu opsaného lopatkami; W je rychlost (frekvence) vrtule; V je rychlost proudění vzduchu.

Jedná se o konstrukci vrtule s názvem "Rotor Darier". Tato verze vrtule je považována za účinnou při výrobě větrných turbín malého výkonu a velikosti. Výpočet vrtule má některé zvláštní vlastnosti.

Na základě tohoto vzorce lze snadno vypočítat počet otáček W - rychlost otáčení. Provozní poměr rychlosti otáčení a rychlosti větru lze nalézt v tabulkách, které jsou k dispozici online. Například pro vrtuli se dvěma lopatkami a Z=5 platí následující poměr:

Počet lopatek	stupeň rychlosti křídla	rychlost větru m/s
2	5	330

Jedním z důležitých ukazatelů vrtule větrné turbíny je také její stoupání. Tento parametr lze určit pomocí vzorce:

H=2πR* tg α

Zde: 2π je konstanta (2*3,14); R je poloměr opsaný lopatce; tg α je úhel průřezu.

Výpočet výkonu větrné turbíny

Vlastní větrná turbína musí být také předem vypočtena. Nikdo nechce utrácet čas a materiál za výrobu neznámých věcí, chce mít předem představu o možnostech a zamýšleném výkonu instalace. Zkušenosti ukazují, že očekávání a realita spolu příliš nesouvisí a že zařízení založená na přibližných odhadech nebo předpokladech, které nejsou podloženy přesnými výpočty, poskytují špatné výsledky.

Proto se obvykle používají zjednodušené metody výpočtu, které poskytují výsledky, jež se přiměřeně blíží pravdě a nevyžadují velké množství dat.

Výpočtové vzorce

Pro pro výpočet generátoru větrné turbíny je třeba provést následující kroky následující kroky:

• Určete energetické nároky svého domu. Za tímto účelem vypočítejte celkový příkon všech spotřebičů, zařízení, osvětlení a dalších spotřebičů. Tato částka vám poskytne množství energie potřebné k napájení vaší domácnosti.
• Pokud potřebujete více než 15-20 % výkonu navíc, měli byste do svých výpočtů přidat nějakou rezervu, abyste měli pro jistotu nějakou kapacitu navíc. Nemělo by být pochyb o tom, že je to nezbytné. Naopak se může ukázat, že je nedostatečná, i když většinou není energie zcela využita.
• Znáte-li potřebný výkon, můžete odhadnout, jaký generátor lze pro vaše úkoly použít nebo postavit. Konečný výsledek použití větrné turbíny závisí na výkonu generátoru, pokud nevyhovuje potřebám domu, bude nutné buď zařízení vyměnit, nebo postavit další soupravu.
• výpočet větrného kola. Tento bod je vlastně nejobtížnější a nejkontroverznější v celém postupu. Pro stanovení průtočné kapacity se používají vzorce

Podívejme se například na výpočet jednoduché varianty. Vzorec je následující:

P=k-R-V³-S/2

Kde P je průtoková kapacita.

K - koeficient využití energie větru (který se v podstatě blíží koeficientu účinnosti) se pohybuje v rozmezí 0,2-0,5.

R je hustota vzduchu. Může nabývat různých hodnot, pro zjednodušení můžeme předpokládat 1,2 kg/m3.

V - rychlost větru.

S - plocha pokrytí větrného kola (pokrytá rotujícími lopatkami).

Uvažujme: při poloměru kola 1 metr a rychlosti větru 4 m/s.

P = 0,3 × 1,2 × 64 × 1,57 = 36,2 W

Z výsledku vyplývá, že hodnota toku je 36 wattů. To je velmi malé, ale metrové oběžné kolo je také příliš malé. V praxi se používají větrná kola s rozpětím lopatek 3 až 4 metry, jinak by byl výkon příliš nízký.

Co je třeba zvážit

Při výpočtu větrné turbíny je třeba vzít v úvahu konstrukční vlastnosti rotoru. Existují vertikální a horizontální oběžná kola s různou účinností a výkonem. Horizontální konstrukce jsou považovány za nejúčinnější, ale mají požadavky na vysoké montážní body.

Stejně důležité je zajistit, aby oběžné kolo mělo dostatečný výkon pro otáčení rotoru generátoru. Zařízení s těsnými rotory, která poskytují dobrý výkon, vyžadují velký výkon na hřídeli, který může poskytnout pouze oběžné kolo s velkou plochou a průměrem lopatek.

Stejně důležité jsou parametry rotujícího zdroje - větru. Před výpočtem byste měli vědět co nejvíce o síle a směru větru, který v dané oblasti převládá. Zvažte možnost hurikánů nebo vichřic a četnost jejich výskytu. Neočekávané zvýšení rychlosti proudění může větrnou turbínu zničit a vyřadit z provozu konverzní elektroniku.

Vertikálně orientovaná větrná turbína ready-made

Zejména v posledních letech se obnovil zájem o větrné turbíny. Objevily se nové modely, které jsou pohodlnější a praktičtější.

Donedávna se používaly především horizontální větrné generátory se třemi lopatkami. A vertikální typy se nešířily kvůli velkému zatížení ložisek větrných kol, což vedlo ke zvýšenému tření, které pohlcuje energii.

Díky principům magnetické levitace se však začaly používat vertikálně orientované větrné turbíny s neodymovými magnety s výraznou volnou setrvačnou rotací. Nyní se ukázalo, že je účinnější než horizontální verze.

Snadného startu je dosaženo díky principu magnetické levitace. A díky multipolaritě, která poskytuje jmenovité napětí při nízkých otáčkách, je možné se zcela obejít bez převodovek.

Některá zařízení jsou schopna začít pracovat již při rychlosti větru pouhých jeden a půl centimetru za sekundu, a když dosáhne pouhých tří až čtyř metrů za sekundu, může se již rovnat výkonu zařízení.

Návratnost větrných elektráren

U větrných elektráren, které jsou zřízeny za účelem prodeje elektřiny, tj. jako průmyslové výrobní zařízení, vypadá návratnost o něco lépe. Prodej produktu - elektrického proudu - umožňuje získat zpět náklady na nákup, provoz a opravy větrných turbín. Zároveň však praktické výsledky nevypadají vždy skvěle. Například největší větrné elektrárny, které existují na světě, sice vyrábějí velké množství energie, ale jejich ziskovost je velmi nízká a některé z nich se ukázaly jako nerentabilní.

Důvodem je nešťastný poměr ceny, životnosti a výkonu zařízení. Jednoduše řečeno, turbína nevyrobí za dobu své životnosti tolik energie, aby to ospravedlnilo náklady na její pořízení a údržbu.

Tato situace je typická pro většinu větrných elektráren. Nestabilita zdroje energie, nízká účinnost konstrukce, to vše vede k nízkým výrobním nákladům, a to čistě z ekonomického hlediska. Za nejúčinnější z možností zvýšení ziskovosti jsou považovány:

• vyšší produktivita
• Snížení provozních nákladů

Vzhledem ke zvláštnostem ruské meteorologie je slibnou cestou zvýšení počtu větrných turbín, ale snížení jejich výkonu. Výsledkem je systém s mnoha výhodami:

• jednotlivé větrné turbíny jsou schopny vyrábět energii při slabém větru, kdy se větší modely nemohou rozběhnout.
• snižují se náklady na nákup a údržbu.
• Porucha jediného stroje nezpůsobí vážné problémy celému závodu.
• Snižují se náklady na instalaci a přepravu.

Poslední bod je zvláště důležitý pro naši zemi, kde se instalace větrných elektráren provádí v odlehlých nebo horských oblastech a kde jsou otázky dodávek a montáže velmi důležité.

Dalším způsobem, jak zvýšit ziskovost, je využití vertikálních struktur. Tato varianta je celosvětově považována za nízkovýkonnou, vhodnou pro dodávky energie jednotlivým spotřebitelům - soukromým domům, osvětlení, čerpadlům apod.

Jaké jsou nejúčinnější větrné generátory?

Horizontální

Vertikální

Tento typ zařízení je nejoblíbenější, osa otáčení turbíny je rovnoběžná se zemí. Větrné turbíny se často označují jako větrné mlýny, jejichž lopatky se otáčejí proti proudu větru. Konstrukce zahrnuje systém pro automatické otáčení hlavové části. To je nutné pro zjištění proudění větru. Aby bylo možné využít i malé síly k výrobě elektřiny, je nutné také zařízení pro otáčení lopatek. Použití těchto zařízení je schůdnější v průmyslových závodech než v domácnostech. V praxi se častěji používají pro systémy větrných elektráren.

Zařízení tohoto typu jsou v praxi méně účinná. Lopatky turbíny se otáčejí rovnoběžně se zemí bez ohledu na sílu větru a jeho vektor. Ani směr proudění nehraje roli, při jakémkoli nárazu se rotující prvky otáčejí proti němu. V důsledku toho větrný generátor ztrácí část výkonu, což snižuje energetickou účinnost zařízení jako celku. Z hlediska instalace a údržby jsou však pro domácí použití vhodnější jednotky se svislými noži. Důvodem je skutečnost, že převodovka a generátor jsou namontovány na zemi. Nevýhodou těchto zařízení je nákladná instalace a značné náklady na údržbu. Generátor bude potřebovat dostatečný prostor pro instalaci. Proto je použití vertikálních jednotek vhodnější v malých soukromých domácnostech.

Dvoulopatkový	Tři lopatky	Více čepelí
Tento typ jednotek se vyznačuje dvěma rotujícími prvky. Tato varianta je dnes téměř neúčinná, ale díky své spolehlivosti je poměrně rozšířená.	Tento typ zařízení je nejběžnější. Třílopatkové jednotky se používají nejen v zemědělství a průmyslu, ale také v domácnostech. Tento typ zařízení si získal oblibu díky své spolehlivosti a účinnosti.	Ten může mít 50 nebo více rotujících prvků. Pro výrobu požadovaného množství elektřiny není nutné samotné otáčení lopatek, ale výkon při požadovaném počtu otáček. Přítomnost každého dalšího rotujícího prvku zvyšuje celkový parametr odporu větrného kola. V důsledku toho bude výstup zařízení na požadovaný počet otáček problematický. Karuselová zařízení vybavená více lopatkami se začnou otáčet při nízké síle větru. Jejich použití má však větší význam, když hraje roli samotné odstřeďování, např. když je třeba čerpat vodu. Jednotky s více lopatkami se nepoužívají k efektivnímu generování velkého množství energie. Pro jejich provoz je nutná instalace převodovky. To nejen komplikuje celkovou konstrukci jednotky, ale také ji činí méně spolehlivou než dvou- nebo třílopatkovou jednotku.

S pevnými lopatkami

plachtové pohonné jednotky

Náklady na tyto jednotky jsou vyšší vzhledem k vysokým výrobním nákladům na rotační části. V porovnání s plachtovou jednotkou jsou však generátory s pevnými lopatkami spolehlivější a mají delší životnost. Protože je ve vzduchu prach a písek, jsou rotující části velmi namáhány. Za stabilních provozních podmínek vyžaduje zařízení každoroční výměnu ochranné vrstvy proti korozi, která je nanesena na koncích lopatek. Bez toho začne rotační prvek časem ztrácet svůj výkon.

Tento typ čepele se vyrábí snadněji a je levnější než kovové nebo sklolaminátové. Úspory při výrobě však mohou v budoucnu vést k závažným nákladům. Při průměru tří metrů může rychlost špičky lopatky dosáhnout až 500 km/h, když rychlost zařízení je přibližně 600 za minutu. To je velká zátěž i pro tuhé díly. Praxe ukazuje, že rotační prvky na plachetnici je třeba často měnit, zejména při velké síle větru.

Podle typu rotorového mechanismu lze všechny jednotky rozdělit na několik typů:

• ortogonální jednotky Darje;
• jednotky s rotorovou jednotkou Savonius;
• jednotky s vertikální osou konstrukce jednotky;
• zařízení s helikoidálním typem rotorového mechanismu.

Rychlost větru

Ať už plánujete koupit hotový generátor, nebo si ho vyrobit sami, rychlost větru bude jedním z nejdůležitějších parametrů pro určení výkonu zařízení.

Za prvé, každý typ větrné turbíny má své vlastní počáteční provozní otáčky. U většiny instalací je to 2-3 m/s. Pokud je rychlost větru nižší než tato mezní hodnota, generátor vůbec nepracuje, a tudíž ani nevyrábí elektřinu.

Kromě počátečních otáček existuje také jmenovitá rychlost, při které větrný generátor dosahuje svého jmenovitého výkonu. Výrobce uvádí tento údaj pro každý model zvlášť.

Pokud jsou však otáčky vyšší než počáteční, ale nižší než jmenovité, výroba elektřiny se výrazně sníží. Abyste nezůstali bez elektřiny, měli byste se vždy řídit především průměrnou rychlostí větru ve vašem regionu a přímo na vašem pozemku. První údaj můžete zjistit z mapy větru nebo z předpovědi počasí ve vašem městě, kde je obvykle uvedena rychlost větru.

Druhý údaj by se měl v ideálním případě měřit speciálními přístroji přímo v místě, kde má být větrná turbína instalována. Váš dům může stát buď na vyvýšeném místě, kde je rychlost větru vyšší, nebo v nízkém místě, kde je vítr slabý nebo žádný.

V této situaci jsou na tom lépe ti, kteří neustále trpí nárazy větru o síle orkánu, a mohou se spolehnout na vyšší výkon větrné turbíny.

Jaké je zatížení větrem

Vzdušné masy se podél zemského povrchu pohybují různou rychlostí. Při nárazu do překážky se kinetická energie větru přemění na tlak a vznikne síla větru. Tuto sílu může pocítit každý, kdo se pohybuje směrem k proudu. Vytvořená síla závisí na několika faktorech:

• rychlost proudění větru,
• hustota proudu vzduchu - s vyšší vlhkostí je měrná hmotnost vzduchu větší, což zvyšuje množství přenášené energie,
• tvar stacionárního objektu.

V druhém případě jsou síly působící na jednotlivé části konstrukce směrovány různými směry, např:

Výběr generátorů pro větrné turbíny

Jakmile je k dispozici vypočtená hodnota otáček rotoru (W) získaná výše popsanou metodou, lze již vybrat (vyrobit) vhodný generátor. Pokud je například rychlost Z=5, počet lopatek je 2 a otáčky 330 ot/min při rychlosti větru 8 m/s, měl by být výkon generátoru přibližně 300 W.

Generátor větrné elektrárny "v řezu". Příklad jednoho z možných návrhů domácího generátoru větrné energie, který si sestavíte sami.

Takto vypadá motor elektrického cyklu, na jehož základě se navrhuje vyrobit generátor pro domácí větrnou turbínu. Konstrukce cyklomotoru je ideální pro realizaci prakticky bez výpočtů a úprav. Jejich výkon je však nízký.

Specifikace elektromotoru jsou zhruba následující:

Parametr	Hodnota
Napětí, V	24
Výkon, W	250-300
Otáčky, ot/min	200-250
Točivý moment, Nm	25

Dobrou vlastností cyklomotorů je, že nepotřebují velké přestavby. Jsou navrženy jako nízkootáčkové elektromotory a lze je úspěšně použít pro větrné turbíny.

Jak řezat čepele

Postupujte takto v řadě od místa. kořen čepele označíte rozměry poloměru čepele - ve sloupci "Poloměr čepele" v zelených sloupcích. Podle těchto rozměrů na čáru umístěte body vlevo a vpravo od kořene lopatky. Vlevo od kořene čepele ke špičce budou souřadnice zadní části čepele v mm a vpravo od čáry budou souřadnice přední části čepele v mm. Pak spojte body a získáte lopatku, která se obvykle řeže pilkou na kov nebo elektrickou skládačkou.

Otvory pro připevnění lopatky k náboji jsou provedeny přesně podél osy lopatky, kterou jste na začátku nakreslili na trubku, pokud otvory posunete, bude lopatka stát v jiném úhlu vůči větru a ztratí všechny své vlastnosti. Okraje čepele Je nutné ji oříznout, zaoblit přední část čepele, nabrousit zadní část a zaoblit špičky čepele, aby nepískala a nedělala hluk. Tabulka excelu již při výpočtu zohledňuje úpravu hran, jak je uvedeno na obrázku níže.
>

Doufám, že vám tato tabulka pomůže pochopit, jak ji používat a jak vybrat správnou vrtuli pro váš generátor. Samozřejmě jsem například zvolil alternátor s nevhodnými parametry, protože začíná nabíjet 12V baterii příliš brzy. U 24V a 48V by byly výsledky jiné a výkon ještě vyšší, ale nelze popsat všechny příklady.

Nejdůležitější je pochopit principy, například výběr vrtule, pokud má dobrý výkon při jedněch otáčkách, neznamená to, že ho bude mít i v praxi, pokud generátor zatíží vrtuli příliš brzy, nedosáhne svých otáček a nevyvine výkon, který by měla mít při nižších otáčkách, i když vítr bude mít jmenovitý nebo dokonce vyšší. Lopatky jsou nastaveny pro určitou rychlost foukání a odebírá z větru maximální výkon při jeho rychlosti.

Konstrukce a princip fungování

Větrný generátor pracuje na základě síly větru. Konstrukce tohoto zařízení musí obsahovat následující prvky:

• lopatky turbíny nebo vrtule;
• turbína;
• elektrický generátor;
• náprava elektrického generátoru;
• Měnič, jehož funkcí je přeměna střídavého proudu na stejnosměrný;
• mechanismus, který otáčí lopatkami;
• mechanismus, který otáčí turbínou;
• akumulátor;
• stožár;
• regulátor rotačního pohybu;
• tlumič;
• snímač větru;
• dřík vysílače větru;
• gondoly a dalších prvků.

Průmyslové jednotky mají rozváděč napájení, ochranu proti blesku, otočný mechanismus, bezpečné základy, protipožární vybavení a telekomunikace.

Větrná turbína je zařízení, které přeměňuje energii větru na elektřinu. Předchůdci moderních jednotek jsou mlýny, které vyrábějí mouku z obilí. Zapojení a princip činnosti generátoru se však nezměnily.

1. Větrná energie spouští otáčení lopatek, jejichž točivý moment se přenáší na hřídel generátoru.
2. Otáčením rotoru vzniká třífázový střídavý proud.
3. Střídavý proud se do baterie přivádí prostřednictvím řídicí jednotky. Baterie je nutná k zajištění stabilního provozu větrného generátoru. Pokud fouká vítr, jednotka nabíjí baterii.
4. Za účelem ochrany proti větrným bouřím je systém výroby energie z větru vybaven prvky pro usměrnění větrného kola. To se provádí sklopením ocasu nebo zabrzděním kola elektrickou brzdou.
5. Pro dobíjení baterie je nutné nainstalovat řídicí jednotku. Úkolem řídicí jednotky je monitorovat nabití baterie, aby se zabránilo jejímu selhání. V případě potřeby jednotka odvede přebytečnou energii do předřadníku.
6. Baterie mají konstantní nízké napětí, ale do spotřebiče musí dorazit napětí 220 V. Z tohoto důvodu se do větrných turbín instalují měniče. Ty jsou schopny převést střídavý proud na stejnosměrný a zvýšit jeho sílu na 220 V. Pokud není měnič nainstalován, je třeba používat pouze spotřebiče dimenzované na nízké napětí.
7. Přeměněný proud je posílán do spotřebiče k napájení topných baterií, osvětlení místností a domácích spotřebičů.

Nové argumenty pro staré koncepty

Ústní návrhy, že moderní vývoj by měl výrazně zlepšit účinnost větrných turbín, nemají žádné opodstatnění. Moderní modely s horizontálním stohováním dosahují 75 % účinnosti své teoretické Bentzovy hranice (přibližně 45 % účinnost). Fyzikální obor, který určuje účinnost větrných turbín, je hydrodynamika a její zákony jsou neměnné od doby, kdy byly objeveny.

Někteří vývojáři se snaží zvýšit účinnost zvýšením počtu lopatek a jejich ztenčením. Jejich délku můžete zvětšit, což má větší účinek, protože se zvětší plocha, na které se pohybují.

Stále je však třeba najít rovnováhu mezi zpomalením větru a jeho zbytkovou rychlostí.

Existuje ještě jeden směr - zvýšit rychlost větru foukáním přes difuzor. Hydrodynamika je však plná již otevřených efektů obtékání překážek cestou nejmenšího odporu.

Existují více či méně úspěšné modely DAWT s velkými úhly na difuzoru, ale tyto pokusy o "ošálení větru" nezvyšují účinnost tak, jak je inzerováno.

Nejúspěšnější moderní větrné turbíny jsou vertikální modely s Darrierovými lopatkami, které jsou namontovány na magneticky levitujících nosných ložiskách (MAGLEV). Pracují téměř neslyšně, začínají se otáčet při rychlosti větru menší než 1 m/s a vydrží nárazy větru o rychlosti až 200 km/h. Právě na základě těchto alternativních zdrojů energie je nejvýhodnější vytvořit soukromý nezávislý energetický systém.

Děkujeme, že jste dočetli až do konce! Nezapomeňte , Pokud se vám článek líbil!

Podělte se o něj se svými přáteli, zanechte své KOMENTÁŘE (vaše komentáře projektu velmi pomohou).

Připojte se k naší skupině na VK:

ALTER220 Portál alternativní energie

a navrhněte témata k diskusi, bude to společně zajímavější!!!

Význam postupu

Pokud zanedbáte výpočet zatížení prouděním vzduchu, můžete, jak se říká, zničit celou záležitost od základu a ohrozit životy lidí.

Zatímco tlak sněhu na stěny budov obvykle nepředstavuje problém - zatížení můžete vidět, zvážit a dokonce se ho dotknout - zatížení větrem je mnohem složitější. Není to vidět a je velmi těžké to intuitivně předvídat. Ano, vítr má samozřejmě určitý vliv na nosné konstrukce a v některých případech je dokonce ničivý: kroutí transparenty, strhává ploty a rámy zdí, strhává střechy. Jak je ale možné tuto sílu předvídat a zohlednit? Lze to v zásadě vypočítat?

Lze ji vypočítat. Je to však těžkopádný úkol a neprofesionálové neradi počítají zatížení větrem. To má pochopitelné vysvětlení: hodnota výpočtů je velmi náročná a složitá, mnohem složitější než výpočty zatížení sněhem. Zatímco zatížení sněhem je ve zvláštním SP věnováno pouze dvě a půl stránky, výpočet zatížení větrem je třikrát delší! Navíc je zde povinná devatenáctistránková příloha s aerodynamickými koeficienty.

Pokud mají občané Ruska ještě štěstí, pak pro obyvatele Běloruska je to ještě složitější - dokument TKP_EN_1991-1-4-2O09 "Vliv větru", který upravuje normy a výpočty, má 120 stran!

S Eurokódem (EN_1991-1-1-4-2O09) v měřítku výstavby soukromé budovy na nárazy větru by se doma u šálku čaje chtěl srozumitelně seznámit jen málokdo. Těm, kteří se o ni zajímají profesně, doporučujeme, aby si ji stáhli a důkladně prostudovali a měli u sebe odborného poradce. V opačném případě mohou být důsledky výpočtů kvůli nesprávnému přístupu a pochopení hrozivé.

Faktor využití větrné energie

Stojí za zmínku, že větrné turbíny mají svůj vlastní specifický ukazatel účinnosti - faktor využití větrné energie (WUE). Udává, jaké procento proudění vzduchu v průřezu přímo ovlivňuje lopatky větrné turbíny. Vědecky řečeno, ukazuje poměr výkonu získaného na hřídeli zařízení k výkonu proudění působícího na větrnou plochu oběžného kola. WECI je tedy specifickou obdobou účinnosti, která se vztahuje pouze na větrné turbíny.

Dnes se hodnoty EFR zvýšily z původních 10-15 % (výkon starých větrných mlýnů) na 356-40 %. To je způsobeno zdokonalením konstrukce větrných turbín a vznikem nových, účinnějších materiálů a technických dílů a součástí, které snižují ztráty třením nebo jiné nepatrné vlivy.

Teoretické studie stanovily maximální faktor využití větrné energie na 0,593.

Shrnutí: je větrná turbína účinná?

Výše uvedené výsledky jasně dokazují, že se vyplatí koupit a provozovat větrnou turbínu. Tím spíše:

• Náklady na kilowatt se v důsledku inflace neustále zvyšují.
• S větrnou turbínou se zařízení stává energeticky nezávislým.
• "Přebytečnou elektřinu lze díky systému nepřerušitelného napájení skladovat pro případ klidného počasí.
• Mnoho zařízení, která jsou vzdálená od centralizované sítě, je nuceno existovat bez elektřiny, protože jejich připojení je neekonomické.

Větrná turbína je tedy zisková. Pro energeticky náročné spotřebitele, kteří nemají vlastní zdroj energie, je to ekonomicky výhodné. Hotel na venkově, zemědělská farma nebo chovatelský podnik, chatová oblast - v každém případě budou náklady na připojení alternativního zdroje elektřiny opodstatněné. Zbývá jen vybrat vhodný model větrné turbíny a nainstalovat ji podle doporučení výrobce. Výkon zařízení by měl odpovídat průměrné rychlosti větru ve vaší oblasti. To lze upřesnit na základě speciální větrné mapy nebo údajů z místní meteorologické stanice.

Poznámka: u větrných generátorů čínských výrobců se jmenovitý výkon zařízení vypočítává s ohledem na rychlost větru na úrovni 50-70 % od země. Instalace větrné turbíny v takové výšce je problematická.

Příliš vysoký stožár je drahý a na jeho odolnost jsou kladeny přísné požadavky. V této výšce navíc poryvy větru vytvářejí silné víry. To nejen zpomaluje větrnou turbínu, ale může také způsobit zlomení lopatek. Řešením je instalace zařízení ve výšce 30-35 m, která umožňuje přístup k silnému větru, ale zabraňuje rozbití větrné turbíny.