Alternativní zdroje energie. Část 3 – Jak odhadnout rychlost větru pro větrnou turbínu

Prvním krokem je zjistit, zda jsou splněny následující podmínky:

1. V místě navrhované instalace větrné turbíny je průměrná měsíční rychlost větru minimálně 4.5 m/s (16 km/h). Je lepší, když je rychlost větru 5,4 m/s (19 km/h) nebo více.
2. V blízkosti místa instalace nejsou žádné vysoké budovy ani stromy. V ideálním případě by do 100 m od větrné turbíny nemělo být nic.
3. Místní požadavky umožňují výšku stožáru minimálně 10 m.
4. Pokud chcete nainstalovat větrnou turbínu připojenou k síti, musíte mít povolení k jejímu připojení z místní elektrické sítě.

Další informace naleznete v Průvodci větrnou energií.

Jaké jsou výhody a nevýhody větrných turbín Air a SunForce?

Větrné turbíny AirX, AirBreeze a SunForce DS-600 a DG-400 mají přibližně stejný průměr větrného kola. To znamená, že samotná větrná turbína produkuje přibližně stejný výkon při jmenovité rychlosti větru. Jmenovitá rychlost větru pro tyto větrné turbíny je 12 m/s.

Rozdíl mezi AirX a AirBreeze je v tom, že lopatky mají mírně odlišný tvar, což umožňuje AirBreeze produkovat o něco větší výkon při nízké rychlosti větru. Na druhou stranu je výkon generátoru AirBreeze omezen na 200 wattů, takže při vysoké rychlosti větru vygeneruje téměř 2x méně energie než AirX.

U SunForce DS-600 a DG-400 je situace přibližně stejná. S přibližně stejnými lopatkami dochází k omezení výkonu dříve u DG-400.

Všechny větrné generátory mají ochranu proti silnému větru v důsledku zkratu vinutí generátoru. Při zkratu prudce vzroste brzdný moment, klesne rychlost otáčení a jelikož točivý moment větrného kola vrtule závisí na rychlosti otáčení (při jeho poklesu prudce klesne i točivý moment), větrné kolo se zastaví.

Všechny uvedené větrné generátory, kromě SunForce DS-600, mají ovladač umístěný ve skříni větrné turbíny. V SunForce DS-600 je ovladač umístěn v blízkosti baterie. To vede k následujícím rozdílům:

1. U větrných generátorů s vestavěným regulátorem pro brzdění a zastavení zkratem nezáleží na tom, jaká tloušťka drátů jde z větrného generátoru do regulátoru. Generátor je k regulátoru připojen sběrnicemi uvnitř generátoru, takže při spuštění ochrany dochází ke spolehlivému brzdění generátoru.
2. Generátor SunForce DS-600 má v obvodu mezi zkratovaným ovladačem a generátorem napájecí kabel. Pokud není dostatečně tlustý, pak se při silném větru větrné kolo nebude moci úplně zastavit, generátor se přetíží, přehřeje a vyhoří. Jsou známy případy vyhoření vinutí a zadření ložiska generátoru v důsledku přehřátí. Při instalaci SunForce DS-600 je proto nutné zkontrolovat spolehlivost úplného zastavení větrného kola při silném větru a případně zvětšit průřez kabelu mezi ovladačem a generátorem.
3. Na druhou stranu přesnost udržování napětí baterie je u SunForce DS-600 mnohem lepší, protože ovladač je umístěn v blízkosti baterií. U větrných generátorů s vestavěným regulátorem je nutné upravit nabíjecí napětí pomocí speciálního šroubu na těle generátoru. To je třeba provést pro konkrétní vodiče poté, co byly položeny z větrného generátoru do baterií. Při nesprávném nastavení regulátoru hrozí podbití nebo přebití, což může vést k předčasnému selhání baterií. Větrný generátor SunForce DS-600 tento problém nemá.
4. Dalším rozdílem ovladače pro DS-600 je, že může pracovat na 12V i 24V baterii. Pro ostatní větrné generátory je potřeba použít buď 12V baterii, nebo si předem objednat 24V model (možné pouze pro větrné generátory AirX / AirBreeze, pro DG-400 není 24V modifikace).

Jak vypočítat Darrieův rotor pro použití ve větrné turbíně na letní chatě?

Nedoporučujeme používat rotor Darrieus pro vaše účely. Výhody větrných turbín s vertikální osou (nezávislost na směru větru, nízkoúrovňové umístění energetické jednotky atd.) se v nízkopříkonových provedeních neuplatní.

Spodní část větrné turbíny prakticky nebude fungovat a pokud ji zvednete do velké výšky, pak bude problém se zajištěním stability a přenosem točivého momentu na hřídel převodovky.

Pro účely napájení jednotlivých domů doporučujeme použít osvědčené konstrukce vrtulových větrných turbín.

Omlouváme se, pokud jsme na vaši otázku neodpověděli, ale cítíme, že je důležité vás varovat před potenciálními problémy s větrnými turbínami s vertikální osou.

Tento článek byl přečten 4327 krát!

Vybrané kapitoly z knihy V. Germanoviče, A. Turilina „Alternativní zdroje energie. Praktické návrhy pro využití energie větru, slunce, vody, země a biomasy.”

Prodloužení

Začátek čtěte zde:

1.2. Jak odhadnout rychlost větru pro větrnou turbínu

Proč je vůbec důležité znát rychlost větru?

Rychlost větru je nejdůležitějším faktorem, který ovlivňuje množství energie vyrobené větrnou turbínou.

	Pravidlo.
	Množství elektřiny vyrobené větrnou turbínou kubicky roste s rostoucí rychlostí větru. To znamená, že pokud se rychlost větru zdvojnásobí, kinetická energie přijatá rotorem se zvýší osminásobně.

Tabulka níže. 1.3 ukazuje hodnoty větrné energie za standardních podmínek (suchý vzduch, hustota – 1.225 kg/m3, atmosférický tlak 760 mmHg). Vzorec pro výpočet množství energie (určené ve W/m2) je následující:

P = 0.5 × 1.225 × V 3 ,

V – rychlost větru v m/s (podle Dánské asociace výrobců větrných turbín)

rychlost větru,
m / s
Síla větru na 1 m2
oblast větrných turbín,
W/m2

Co je třeba vzít v úvahu při měření rychlosti větru na vybraném místě?

Nejprve si musíte pamatovat, že rychlost větru závisí na následujících faktorech.

Výška nad úrovní terénu. V blízkosti země je vítr zpomalován třením o zemský povrch. U zemědělských polí a pouštních oblastí je pozorováno zvýšení rychlosti větru o přibližně 12 % se zdvojnásobením výšky nad zemí.

Čas roku. Většina regionů zažívá výrazné sezónní výkyvy větrných proudů. Navíc v zimních měsících je rychlost větru obvykle vyšší než v létě. Denní změny rychlosti větru jsou obvykle pozorovány v blízkosti moří a velkých jezer.

Ráno slunce ohřívá zem rychleji než voda, takže vítr vane směrem k pobřeží. Večer se země ochlazuje rychleji než voda, takže vítr fouká od pobřeží.

Povaha zemského povrchu. Kopce nebo pohoří umístěné ve volném terénu jsou obecně považovány za vynikající umístění pro větrnou turbínu. Na kopcích je rychlost větru vyšší než v okolní rovinaté oblasti. Je důležité si uvědomit, že vítr může změnit směr, než dosáhne kopce, protože oblast vysokého tlaku se ve skutečnosti rozšiřuje o určitou vzdálenost před kopcem. Je také důležité si uvědomit, že turbulence, které se prudce zvyšují v případě prudkého kopce nebo nerovného povrchu, mohou negovat výhody vyšší rychlosti větru (viz obr. 1.2).

Jak určit průměrnou rychlost větru v dané oblasti?

Existuje několik způsobů, jak určit průměrnou rychlost větru v dané oblasti.

Metoda č. 1. Informace na internetu a oficiálních zdrojích

Existuje několik webových stránek, které můžeme použít k určení průměrné rychlosti větru v téměř jakékoli oblasti světa, například http://firstlook.3tier.com.

Stránka poskytuje bezplatné informace o větru ve výškách 20, 50 a 80 m.

Metoda č. 2. Údaje z meteorologické služby nebo místního letiště

Údaje o rychlosti větru můžete získat také od místní meteorologické služby nebo letiště. Je důležité si uvědomit, že údaje, které poskytují, mají určité zvláštnosti.

Průměrná data. Meteorologické stanice obvykle zaokrouhlují data za určitá časová období, což vám neposkytne obrázek o sezónnosti nebo o tom, jak se rychlost větru mění v závislosti na denní době.

Není vždy jasné, jak interpretovat hodnoty, které se vztahují na váš web. K výrazným rozdílům v rychlosti větru dochází při posunutí měřicích přístrojů o 30–50 m do strany, nemluvě o vzdálenostech 2–5 kilometrů a více. Velký vliv má i rozdíl mezi krajinou vašeho zařízení a krajinou místa, kde se meteorologická služba nachází.

Výška měření. Rychlost větru se může lišit s nadmořskou výškou. Údaje poskytované meteorologickou službou jsou obvykle snímány ve výšce 10 m. Abyste to zjistili, musíte vstát ze židle a odejít od počítače.

Metoda č. 3. Měření rychlosti větru v místě budoucí instalace pomocí přenosné meteostanice

Výhody. Výhodou tohoto přístupu je vysoká přesnost dat. Při provádění prací na měření rychlosti větru na místě instalace můžete přenosná čidla meteorologické stanice nainstalovat v požadované výšce. Můžete také nainstalovat několik přenosných meteostanic na různá místa na místě a určit tak největrnější místo pro instalaci. Tato metoda je nejobjektivnější a poskytuje nejpřesnější údaje o rychlosti větru v místě instalace.

Omezení. Délka doby měření. Pro objektivní měření je nutné instalovat přenosnou meteostanici na dlouhou dobu – nejlépe alespoň jeden měsíc. V ideálním případě by přenosná meteorologická stanice měla odečítat údaje po celý kalendářní rok, protože ve všech regionech panují sezónní větrné charakteristiky (silnější vítr v zimě, na podzim a na jaře). Krátká doba měření nemusí poskytnout objektivní informace.

Náklady na práci. Náklady na práci na měření rychlosti větru pomocí přenosné meteostanice v místě instalace jsou dražší než obecná průměrná data od místních vládních meteorologických služeb. Pokud chcete instalovat přenosnou meteostanici na delší dobu nebo ji používat pro více objektů, pak má smysl si tento systém pořídit, než si jej pronajmout.

Pokračujte ve čtení zde