Puterea curentului, sau așa cum se mai numește a doua energie, este proporțională cu cubul vitezei vântului. Ce înseamnă - dacă viteza vântului crește, de exemplu, de două ori, atunci energia fluxului de aer va crește cu 2 3 ori, și anume 2 3 = 2x2x2 = de 8 ori.
Puterea dezvoltată de moară de vânt va varia proporțional cu pătratul diametrului roții eoliene. Ce înseamnă atunci când creșteți de două ori diametrul roții eoliene - obținem o creștere a puterii cu aceeași viteză a vântului de patru ori.
Cu toate acestea, nu toată energia care curge prin roata eoliană poate fi transformată într-o activitate utilă. Unele dintre energiile pierdute prin depășirea rezistenței roții eoliene la debitul de aer, precum și la alte pierderi. De asemenea, o mare parte din energia aerului va fi conținută în fluxul care a trecut deja prin roata vântului. În teoria turbinelor eoliene, se dovedește:
- Viteza vântului din spatele vântului nu este zero;
- Cea mai bună modalitate de funcționare a turbinei eoliene este cea la care debitul din spatele vântului va fi egal cu 2/3 din viteza inițială de curgere, care va funcționa pe roata vântului.
Coeficient de utilizare a energiei
Acesta este un număr care arată cât de mult din puterea fluxului de aer va fi utilă pentru utilizarea roții eoliene. Acest coeficient este de obicei indicat prin litera greacă χ (ksi). Valoarea acesteia depinde de o serie de factori, cum ar fi tipul de moară de vânt, calitatea producției și forma lamelor sale și alți factori. Pentru turbinele eoliene de mare viteză, care au o formă aerodinamică aerodinamică a aripilor, coeficientul χ este de aproximativ 0,42-0,46. Acest lucru înseamnă că mașinile de acest tip se pot transforma în lucrări mecanice utile de ordinul a 42% -46% din fluxul de vânt care trece prin instalație. Pentru mașinile cu viteză mică, acest coeficient este de aproximativ 0,27-0,33. Valoarea maximă teoretică a lui χ pentru turbinele eoliene ideale este de aproximativ 0,593. Sistemele de aripi au devenit destul de răspândite și au fost produse în serie în industrie. Ele sunt împărțite în două grupe:
- Flota - numărul de lame la 4;
Viteză redusă - de la 4 la 24 lame;
Turbine eoliene de mare viteză și viteză redusă
Speediness este unul dintre avantaje, deoarece face ca transferul de energie eoliană la astfel de dispozitive de mare viteză ca un generator electric mai ușor. În plus, acestea sunt mai ușoare și au o viteză mai mare de utilizare a vitezei vântului decât cele care se mișcă lent, după cum sa menționat mai sus.
Cu toate acestea, în plus față de avantaje, acestea au și un dezavantaj serios, cum ar fi de mai multe ori cuplul mai mic cu o roată eoliene staționară și cu aceleași diametre ale roții și viteze ale vântului decât plantele care se mișcă lent. Mai jos sunt două caracteristici aerodinamice:
În cazul în care linia punctată prezintă o roată elastică cu 18 paleți și o elice solidă cu 3 labe. Numărul de module Z ale roții eoliene sau viteza sa este reprezentat grafic de-a lungul axei orizontale. Această valoare este determinată de raportul dintre viteza ωxR a capătului lamei și viteza vântului V.
Din caracteristicile morii de vânt, se poate concluziona că fiecare viteză a vântului poate avea numai un singur număr de rotații, la care este posibil să se obțină valoarea maximă χ. În plus, dacă viteza vântului este aceeași, dispozitivul cu mișcare lentă va avea un cuplu de câteva ori mai mare decât cel de mare viteză și, prin urmare, va începe să funcționeze la o viteză a vântului mai mică decât cea rapidă. Acesta este un factor destul de semnificativ, deoarece crește numărul de ore de funcționare a turbinei eoliene.
Vane de turbine eoliene
Principiul muncii lor se bazează pe forțele aerodinamice care vor apărea pe lamele roții eoliene, atunci când acestea se strecoară într-un curent de aer. Pentru a crește puterea aripilor dați un profil aerodinamic raționalizat, iar unghiurile de înclinare sunt variabile de-a lungul lamei (cea mai apropiată de arbore - cu atât sunt mai mari unghiurile și, la sfârșit, sunt mai mici). Schema este prezentată mai jos:
Există trei părți principale ale acestui mecanism - lama, leagăn, cu care roata este atașată la butuc. Unghiul de bruiaj φ - unghiul dintre planul de rotație a roții cu lama. Unghiul de atac α - unghiul vântului asupra elementelor lamei.
Cu roata de vânt frânată, direcția debitului care a rulat pe lamă și direcția vântului au fost aceleași (în direcția săgeții V). Dar, deoarece roata are un fel de viteză de rotație, fiecare dintre elementele de lamă va avea o anumită viteză ωxR, care va crește cu distanța față de axa roții. Prin urmare, curgerea cu lamă la o anumită viteză va consta din vitezele ωxR și V. Această viteză se numește viteza relativă a debitului și are denumirea W.
Deoarece numai în anumite unghiuri de atac există cel mai bun mod de funcționare a turbinei eoliene, atunci unghiurile de amortizare φ trebuie să fie variabile pe întreaga lungime a lamei. Puterea motorului eolian, ca oricare altul, este determinată de produsul vitezei unghiale ω în momentul lui M: P = Mxω. Se poate concluziona că, odată cu scăderea numărului de lame, momentul M va scădea, dar numărul de revoluții ω va crește. De aceea, puterea P = Mxω va rămâne aproape constantă și va depinde slab de numărul de lame ale morii de vânt.
Alte tipuri de turbine eoliene
După cum se știe, cu excepția celor cu aripi, există, de asemenea, turbine eoliene rotative și rotori. În rotație și în rotație, axa de rotație este verticală și în orizontală tip tambur. Poate principala diferență din paleta turbinei eoliene și tamburul rotativ este că toate lucrările la lama cu palete la un moment dat, în timp ce tamburul rotativ și se execută numai partea lamei, mișcarea care va coincide cu direcția mișcării vântului.
Pentru a reduce rezistența lamelor, care corespund vântului, acestea sunt fie curbate, fie acoperite cu un ecran. Cuplul de rotație la utilizarea acestui tip de motor se datorează diferitelor presiuni din lame.
Deoarece tipurile de rotoare, carusel și tobe de turbine eoliene au o eficiență destul de scăzută (x pentru aceste tipuri nu depășește 0,18), precum și destul de greoaie și lent în practică nu au primit o aplicație în masă.