Οι ανεμογεννήτριες μετατρέπουν την κινητική ενέργεια από τον άνεμο σε ηλεκτρική ενέργεια. Η κατανόηση του τρόπου υπολογισμού της ταχύτητας στροφέα και της εξόδου ισχύος είναι απαραίτητη για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης και της απόδοσης του στροβίλου.

Υπολογισμός ταχύτητας στροφέα

Η ταχύτητα του στροφέα μιας ανεμογεννήτριας εξαρτάται από την ταχύτητα του ανέμου και το σχεδιασμό της τουρμπίνας. Συνήθως μετράται σε στροφές ανά λεπτό (RPM). Ο βασικός τύπος αφορά την ταχύτητα του άκρου στην ακτίνα του στροφέα και την ταχύτητα του ανέμου:

Ταχύτητα στροφείου (RPM) = (Στροφή στροφών × 60) / (π × διάμετρος στροφέα)

όπου:

  • Ταχύτητα ανέμου είναι σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m/s)
  • Διάμετρος στροφέα είναι σε μέτρα (m)

Υπολογισμός εξόδου ισχύος

Η ισχύς ενός ανεμογεννητή μπορεί να εκτιμηθεί με τη χρήση της ακόλουθης εξίσωσης:

Δύναμη (Watts) = 0,5 × Πυκνότητα αέρα × περιοχή πτερύγιας × Ταχύτητα ανέμου3 × Συντελεστής ισχύος

όπου:

  • Η πυκνότητα του αέρα είναι περίπου 1.225 kg/m3 στην επιφάνεια της θάλασσας
  • Περιοχή που έχει υποστεί βύθιση = π × (ακτινοβολία rotor)2
  • Ο συντελεστής ισχύος (Cp) κυμαίνεται συνήθως από 0,35 έως 0,45

Παράδειγμα υπολογισμού

Ας υποθέσουμε ότι ένας ανεμογεννήτης έχει διάμετρο στροφέα 80 μέτρα και ταχύτητα ανέμου 12 m/s. Η πυκνότητα αέρα είναι 1.225 kg/m3, και ο συντελεστής ισχύος είναι 0.4.

Πρώτα, υπολογίστε την περιοχή που σαρώθηκε:

Περιοχή που έχει υποστεί βύθιση = π × (40)2 ⁇ 5026,55 m2

Στη συνέχεια, υπολογίστε την έξοδο ισχύος:

Ισχύς = 0,5 × 1.225 × 5026.55 × 123 × 0.4 ⁇ 17.000.000 Watts ή 17 MW

Τέλος, προσδιορίστε την ταχύτητα του στροφείου:

Ταχύτητα περιστροφής = (12 × 60) / (π × 80) ⁇ 2.86 Στροφές