توربین های بادی انرژی خویشاوندی را از باد به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند و درک می کنند که چقدر قدرت توربین می تواند تولید کند شامل استفاده از اصول فیزیکی، از جمله قانون Betz، که حداکثر بهره وری استخراج انرژی باد را تعریف می کند.

درک قانون Betz

قانون برتز می گوید که هیچ توربین بادی نمی تواند بیش از 59.3% انرژی خویشاوندی را در باد جذب کند، این محدودیت به دلیل نیاز به باد برای عبور از توربین است که باعث کاهش سرعت باد در پشت تیغه ها می شود.این قانون حداکثر بهره وری نظری برای تبدیل انرژی باد فراهم می کند.

خروجی قدرت محاسبه

خروجی برق توربین بادی را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد:

P = 0.5 × × × × × × × × ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

کجا:

  • [[۱] [۱۰] [۱۰] [۱] = خروجی برق (واتس)
  • [[۱] [۱۰] [۱۰] [۱] = چگالی هوا (kg/m3)
  • [[۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱]] = ناحیهٔ سوئدی از تیغه ها (m2)
  • [[۱] [۱۰] [۱۰] [۱] = سرعت باد (m/s]
  • = فاکتور بهره وری، محدود توسط قانون Betz (~0.593)

درخواست قانون Betz در عمل

برای برآورد حداکثر خروجی قدرت، حداکثر بهره وری نظری (حدود 59.3 درصد) را با قدرت ایده آل محاسبه شده با فرمول بالا، این یک محدودیت بالا برای عملکرد توربین در شرایط باد خاص فراهم می کند.

به عنوان مثال، با سرعت باد 12 متر /، تراکم هوا 1.225 کیلوگرم / متر 3، و یک منطقه تیغه 1000 متر مربع، حداکثر خروجی قدرت تقریبا:

P max = 0.593 × 0.5 × 1.225 × 1000 × {\displaystyle }

این محاسبه به طراحی توربین ها و تعیین انتظارات واقعی برای تولید انرژی بر اساس شرایط باد کمک می کند.