Custom Search
MyZoki forumi
 Eolska energija | |||||
| ||
 damijana  | Eolska turbina dobija snagu pretvaranjem sile vetra u silu uvrtanja koja deluje na lopatice rotora. Količina energije koju vetar predaje rotoru zavisi od gustine vazduha, površine rotora i brzine vetra. Osnovni nedostaci vetra kao energenta jesu promenjljivost brzine i smera vetra. Oscilacije brzine mogu biti veoma velike i česte, pa se intenzitet vetra ne može smatrati konstantnim ni tokom jednog časa. Takođe su prisutna razdoblja malih brzina vetra koja se ne mogu energetski koristiti. Varijacija brzine vetra na određenom mestu se obično opisuje Weibul-ovom raspodelom. Prema slici 3.9.2.1 vidi se da je srednja brzina vetra 7m/s.  (3.9.2.1)Ovaj grafik u suštini predstavlja verovatnoću gustine raspodele. Površina ispod krive je jedan jer verovatnoća da će vetar duvati određenom brzinom (uključujući 0m/s) mora biti 100%. Polovina površine je na 6.6m/s a to znači da će polovinu godine duvati vetar slabiji od 6.6m/s a polovinu jače. Kao što vidimo grafik nije simetričan i govori da su velike brzine vetra izuzetno retke. Brzine vetra od 5.5 m/s su najčešće i nazivaju je i modalna brzina raspodele. Statistička raspodela brzine vetra varira od mesta do mesta i zavisi od mnogo faktora, pa Weibul-ova raspodela može varirati kako oblikom tako i u srednjoj vrednosti. Kriva na našem grafiku ima parametar oblika tačno 2 i poznata je kao Rajljeva raspodela i proizvođači turbina najčešće daju standardizovane podatke za ovu krivu. Brzina vetra raste sa visinom i to tako da je odnos brzina proporcionalna petom korenu odnosa visina. Kinetička energija tela u pokretu je proporcionalna masi. Kinetička energija vetra stoga zavisi od gustine vazduha tj. njegovoj masi po jedinici zapremine. Drugim rečima što "teži" vazduh više energije prima turbina. Na normalnom atmosferskom pritisku od 15OC vazduh teži 1.225 kg/m3, ali gustina polako opada sa povećanjem vlažnosti vazduha. Takodje vazduh je gušći kada je hladan. Na velikim visinama pritisak je niži, pa je i vazduh ređi. Površina rotora odredjuje koliko energije može da preuzme od vetra. Tipična vetrenjača ima rotor prečnika 43-44m tj. površinu rotora od 1500m2. Pošto se površina rotora povećava sa kvadratom prečnika rotora, dvostruko veća turbina može da primi 4 puta više energije. Ako sa V (m3/s) označimo zapreminu vazduha koja struji u jedinici vremena, sa v brzinu vetra (m/s) ispred turbine i r gustina vazduha (kg/m3), onda produkt zapremine i gustine predstavlja masu vazduha koja struji u jedinici vremena (kg/s). Snaga tog strujanja je:  Gustina vazduha je približno 1.25kg/m3, a zapremina V(m3/s) se može pokazati kao produkt površine rotora A(m2) i brzine strujanja vazduha v(m/s). Tako dobijamo:  Snaga vetra proporcionalna je trećem stepenu brzine. Iz ove jednačine vidimo da kada bi se vazduh iza turbine zaustavio, turbina bi preuzela svu tu snagu, odnosno, energiju. Međutim, vazduh pri izlasku ima određenu brzinu, energija se jednim delom troši na trenje, pa turbina iskorišćava samo deo energije. Dakle, moguće je iskoristiti samo deo energije koji odgovara razlici brzina na ulazu i izlazu iz turbine. Koliko će se energije iskoristiti zavisi od vrste turbine i brzine vetra. Ovu iskoristljivost možemo uvažiti uvođenjem koeficijenta snage koji direktno zavisi od vrste turbine i brzine vetra. Za idealnu, 100% iskoristljivu turbinu, koja smanjuje brzinu za 2/3, prema Betz-ovom zakonu maksimalno iskorišćenje je 16/27 ili 0.593. Zato je iskoristiva snaga vetra, koju možemo nazvati teorijskom snagom, određena relacijom:  | |
| ||
damijana | Brzina vetra raste sa visinom iznad površine zemlje i može se približno izračunati da je određena brzina srazmerna petom korenu visina nad zemljom. Ako je v0 brzina vetra na visini h0, onda je brzina vetra v na visini h>h0 jednaka: Brzina vetra menja se unutar veoma širokih granica, od tišine do olujnog vetra. Te promene mogu nastupiti u roku od jednog sata. Promene snage vetra još su veće i brže, jer snaga vetra zavisi od trećeg stepena brzine. Zavisnost snage P0 prema relaciji i snage PS prema relaciji od brzine vetra data je na slici  SPECIFIČNE SNAGE VETRA PO m2 U ZAVISNOSTI OD BRZINE VETRA Ako se površina u formuli izrazi pomoću prečnika kruga: A=pD2/4, onda je snaga:  Mehanički gubici u vetrenjači iznose oko 65-75%, pa je snaga na osovini vetrenjače  | |
| ||
damijana | Stepen delovanja generatora je oko 80-85%, pa je električna snaga: Prema tome polazeći od snage vetra definisane relacijom, može se vetrenjačama iskoristiti nešto više od 34% energije vetra. Na slici su grafički pokazane snage PS, P0 i Pel.  RASPODELA ENERGIJE VETRA Koeficijent snage nam govori koliko efikasno turbina pretvara eolsku energiju u električnu tj. da bi dobili ovu krivu samo podelimo izlaznu električnu energiju sa ulaznom energijom vetra. Koeficijent snage za turbinu NORDEX 800kW.  Prosečna efikasnost turbine je nešto iznad 20% ali i ona jako varira u zavisnosti od brzine vetra. Kao što se vidi, najveća efikasnost turbine (u ovom slučaju 44%) je pri brzini vetra od oko 9m/s i to je promišljen izbor konstruktora turbine. Na malim brzinama efikasnost nije važna jer nema mnogo energije za preuzimanje, dok pri većim brzinama turbina mora trošiti višak energije koju generator ne može da prihvati. Efikasnost dakle mora biti najveća u delu gde se preuzima najveći deo energije. Sam po sebi nije cilj napraviti turbinu sa većim koeficijentom efikasnosti, već cena kWh. Pošto je gorivo takoreći besplatno ne treba ga štedeti, sa druge strane svaki metar rotora puno košta, pa je neophodno preuzimati što više energije iz vetra sve dok držimo cenu kWh niskom. | |
Post od: