Một tuabin gió tạo ra bao nhiêu năng lượng?

Tuabin gió rõ ràng là một trong những lựa chọn chính cho năng lượng sạch. Lượng năng lượng mà tuabin gió có thể tạo ra rất quan trọng đối với kinh tế và có thể quyết định xem tuabin có phải là một khoản đầu tư đáng giá hay không. Có khá nhiều yếu tố xác định nguồn năng lượng này, và những yếu tố này cần được xem xét cẩn thận khi đánh giá tiềm năng của một tuabin gió.

Mục lục

Công suất định mức

Thông số kỹ thuật cơ bản nhất cho tuabin gió là công suất định mức

Một tuabin gió dân dụng có thể được đánh giá ở mức 5kW và các tuabin trang trại gió lớn hơn nhiều có thể được đánh giá ở vài MW mỗi tuabin. Tuy nhiên, tuabin sẽ không sản xuất công suất định mức này mọi lúc. Sản lượng điện khá rõ ràng phụ thuộc vào lượng gió thổi. Do đó, công suất định mức của tuabin gió là công suất mà tuabin sẽ tạo ra ở một tốc độ gió cụ thể.

Đường cong dưới đây cho thấy một ‘ đường cong công suất ’ ví dụ cho tuabin gió có công suất 1000W. Bạn sẽ quan tâm rằng công suất không mở màn tăng ở vận tốc gió bằng không : mỗi tuabin có vận tốc gió ‘ cắt ’ tại đó nó khởi đầu tạo ra nguồn năng lượng. Công suất tăng theo vận tốc gió lên đến công suất định mức, ở vận tốc gió xác lập ( thông số kỹ thuật kỹ thuật tuabin gió sẽ nêu công suất định mức và vận tốc gió cho công suất định mức ). Sau đó, công suất duy trì khá không thay đổi với vận tốc gió tăng dần cho đến khi tuabin ngừng hoạt động giải trí vì nguyên do bảo đảm an toàn. Tốc độ tắt thường thì là khoảng chừng 25 m / s .
Để đưa những vận tốc này vào quan điểm, công suất tối đa vào thời gian 11 m / s, tức là 24,6 dặm / giờ hoặc 21 hải lý / giờ. Khá nhiều gió. Tốc độ gió khi tắt là 25 m / s là 56 dặm / giờ hoặc 48,6 hải lý / giờ. Điều này cho thấy rằng những tuabin gió có hành lang cửa số hoạt động giải trí rộng để có gió mạnh hơn. Ở đầu dưới, vận tốc gió tối thiểu khoảng chừng 5 m / s thường được coi là thiết yếu để tuabin gió hoàn toàn có thể hoạt động giải trí được. Tốc độ này là 11 dặm / giờ hoặc 9,7 hải lý / giờ .
Các tuabin gió thương mại có những đường cong công suất khác nhau tùy thuộc vào việc chúng được phong cách thiết kế để hoạt động giải trí ở vận tốc gió thấp hơn hay cao hơn .

Hóa đơn tiền điện của bạn dựa trên lượng điện bạn sử dụng : nếu bạn nhìn vào hóa đơn, bạn sẽ phải trả cho mỗi kWh ( viết tắt của kilowatt-giờ ) bạn sử dụng. Năng lượng là công suất nhân với thời hạn. Đơn vị của công suất là watt và đơn vị chức năng của nguồn năng lượng oát-giờ. Ví dụ, nếu một tuabin chạy trong 1 giờ với công suất 1000W, nó sẽ tạo ra nguồn năng lượng 1000 watt-giờ. Công suất định mức cao hơn sẽ cung ứng cho bạn nhiều nguồn năng lượng hơn, nhưng bạn cũng cần gió thổi với vận tốc tốt trong nhiều thời hạn .

Vậy điều gì quyết định công suất định mức? Yếu tố lớn nhất là kích thước của tuabin. Các tuabin gió hoạt động bằng cách chuyển đổi gió đi qua các tuabin đang quay thành năng lượng. Họ làm việc này hiệu quả khoảng 40-50%. Các tuabin quay xác định một vòng tròn, với gió đi qua khu vực của vòng tròn được chuyển đổi thành năng lượng. Ghi nhớ một số dạng toán cơ bản THPT, diện tích hình tròn là pi xr 2 . Trong trường hợp này r là chiều dài của các cánh tuabin.

Phương trình này rất quan trọng vì nó chỉ ra công suất và nguồn năng lượng mà tuabin tạo ra nhờ vào vào chiều dài của cánh quạt. Nếu bạn tăng gấp đôi chiều dài của cánh, bạn sẽ nhận được lượng công suất và nguồn năng lượng gấp bốn lần .
Các ngôi nhà và khu vực thương mại có những xem xét về khoảng trống và lao lý giới hạn độ dài của những cánh quạt. Các trang trại điện gió lớn có ít hạn chế hơn nhiều và liên tục có sự thôi thúc để tạo ra những cánh tua bin lớn hơn và do đó những tua bin mạnh hơn. Chiều dài kỷ lục quốc tế hiện được xác lập là 107 m trên tuabin Haliade-X 12 MW của General Electric. Những thứ này có đủ thứ yếu tố về vận tải đường bộ và chắc như đinh không hề rẻ !

Gió bao nhiêu ?

Tốc độ gió rõ ràng là rất quan trọng : gió thổi càng lâu với vận tốc càng cao thì tuabin gió tạo ra nhiều nguồn năng lượng hơn. Vậy làm cách nào để tìm ra lượng gió tại một khu vực đơn cử ?
Có rất nhiều map gió xung quanh hiển thị vận tốc gió trung bình tại những khu vực khác nhau. Có 1 số ít điều cần được xem xét khi sử dụng những map như vậy. Đầu tiên là độ cao so với mặt đất. Điều này có tác động ảnh hưởng lớn đến vận tốc gió trung bình, về cơ bản, gió sẽ tăng lên khi độ cao tăng lên. 3 map vận tốc gió trung bình của Hoa Kỳ được hiển thị dưới đây, cho những độ cao 10, 40 và 80 m so với mặt đất. Những map này cho thấy độ cao quan trọng như thế nào. Lấy Nebraska làm ví dụ. Ở độ cao 10 m so với mặt đất, vận tốc gió trung bình khoảng chừng 4-4, 9 m / s. Điều này gần với năng lực sống sót của tuabin gió. Ở độ cao 40 m, vận tốc gió trung bình tăng lên khoảng chừng 6-6, 9 m / s. Và ở 80 m, vận tốc của nó lên đến 7-7, 9 m / s .

Hình dưới đây cho thấy đường cong công suất của tuabin gió thương mại có công suất định mức là 4000W. Ở vận tốc gió 4,5 m / s, tuabin chỉ phát ra khoảng chừng 230W. Với vận tốc 6,5 m / s, số lượng này tăng lên khoảng chừng 900W. Với vận tốc 7,5 m / s, công suất phát khoảng chừng 1500W. Một sự độc lạ lớn về sản lượng điện và do đó nguồn năng lượng khi độ cao so với mặt đất tăng lên .

Các trang trại gió thương mại với những cánh quạt rất lớn ( 80 m trở lên ) có tâm của chúng cao hơn 80 m và do đó hoàn toàn có thể vươn tới những vùng gió cao hơn. Đối với những mạng lưới hệ thống mái ấm gia đình và doanh nghiệp nhỏ hơn, chiều cao hoàn toàn có thể bị số lượng giới hạn bởi lao lý của địa phương và tất yếu là kinh tế tài chính. Tuy nhiên, so với tuabin gió, để tối đa hóa công suất và do đó nguồn năng lượng, điều quan trọng là nó phải đạt mức cao như những lao lý và / hoặc kinh tế tài chính được cho phép .
Một yếu tố khác hoàn toàn có thể quan trọng khi xem xét vận tốc trung bình là gió không đổi như thế nào. Nếu gió không đổi một cách hài hòa và hợp lý thì vận tốc gió trung bình là một chỉ báo tốt. Tuy nhiên, nếu khu vực hầu hết có gió rất nhẹ, nhưng vận tốc trung bình được thôi thúc bởi những cơn bão kinh hoàng tiếp tục với vận tốc gió lớn hơn vận tốc tắt máy, thì sản lượng điện và nguồn năng lượng sẽ thấp hơn nhiều .

Bao nhiêu nguồn năng lượng ?

Chúng ta đã thấy rằng sản lượng năng lượng từ tuabin gió phụ thuộc vào định mức công suất của tuabin mà còn phụ thuộc vào mức độ mạnh của gió và thời gian nó thổi. Vì vậy, làm thế nào chúng ta có thể tìm ra bao nhiêu năng lượng mong đợi từ một tuabin? Chúng tôi cần điều này để đánh giá hiệu quả kinh tế.

Các kỹ sư sử dụng một thuật ngữ gọi là ‘ Hệ số công suất ’ để giám sát lượng nguồn năng lượng từ tuabin gió. Hệ số công suất, được biểu lộ bằng Tỷ Lệ, là sản lượng nguồn năng lượng trong thực tiễn từ tuabin trong một năm, chia cho sản lượng nguồn năng lượng thu được từ tuabin hoạt động giải trí ở công suất danh định trong một năm .
Ví dụ, tất cả chúng ta hãy xem xét một tuabin 5 kW. Nếu tuabin hoạt động giải trí ở công suất 5 kW trong cả năm, sản lượng nguồn năng lượng sẽ là 5 kW x 24 giờ mỗi ngày x 365 ngày mỗi năm bằng 43.800 kWh. Như tất cả chúng ta đã thấy, tuabin không thực sự làm được điều này. Giả sử tuabin thực sự sản xuất 20.000 kWh trong năm. Hệ số công suất hoàn toàn có thể là 20.000 / 43.800 = 45,7 % .
Trên đất liền, thông số công suất giao động trong khoảng chừng 25-50 % .
Để quản lý và vận hành tính kinh tế tài chính của tuabin gió, cần phải có một ước tính về thông số công suất để tất cả chúng ta hoàn toàn có thể ước tính lượng nguồn năng lượng đầu ra. Tốc độ gió trung bình tích hợp với đường cong công suất là một cách để triển khai điều này. Ví dụ, sử dụng đường cong công suất ở trên, vận tốc gió trung bình là 6 m / s cho công suất đầu ra là 200W, bằng 20 % ​ ​ của 1000W định mức. Như vậy thông số công suất là 20 %. Trong trường hợp này, tuabin sẽ sản xuất khoảng chừng 20 % ​ ​ x 1000W x 24 giờ mỗi ngày x 365 ngày mỗi năm = 1.752 kWh. Ước tính này trở nên tốt hơn khi có nhiều gió liên tục hơn .

Các yếu tố khu vực khu vực

Bản đồ gió trung bình đều tốt và tốt, nhưng những yếu tố địa phương hoàn toàn có thể đóng một vai trò quan trọng và hoàn toàn có thể hướng dẫn vị trí đặt tuabin tốt nhất. Các cấu trúc như cây cối và tòa nhà làm trộn lẫn luồng không khí, khiến nó trở nên hỗn loạn hơn. Các tuabin gió kém hiệu suất cao hơn trong luồng không khí hỗn loạn và do đó sẽ phân phối ít nguồn năng lượng hơn .

Theo quy luật chung, một cấu trúc sẽ tạo ra luồng không khí hỗn loạn đến khoảng chừng gấp đôi chiều cao của nó. Vì vậy, tuabin gió tối thiểu phải cao bằng mức này ở phần thấp nhất của những cánh quạt. Vùng nhiễu động cũng sẽ liên tục xuôi chiều với khoảng cách bằng khoảng chừng hai mươi lần chiều dài của cấu trúc .
Cấu trúc địa phương cũng hoàn toàn có thể được sử dụng để tạo lợi thế. Ví dụ, một ngọn đồi đủ nhẵn sẽ không tạo ra luồng không khí hỗn loạn nhưng hoàn toàn có thể nén luồng không khí trên đỉnh đồi, làm tăng vận tốc gió trung bình .

Năng lượng Gió và nguồn năng lượng Mặt trời

Hãy so sánh hệ thống năng lượng gió và năng lượng mặt trời, cả hai đều có công suất định mức là 4kW, được lắp cùng 1 khu vực. Sử dụng phần mềm mô hình năng lượng mặt trời, hệ thống pin năng lượng mặt trời 4 kW sản xuất khoảng 5.679 kWh mỗi năm, hoặc trung bình 15,6 kWh mỗi ngày. Đối với tuabin gió 4 kW, chúng tôi giả định rằng tuabin cao 40m. Tốc độ gió trung bình khoảng 6,5 m/s, cho công suất trung bình 900W (từ đường cong công suất). Năng lượng trung bình mỗi ngày là 900W x 24h = 21.600 Wh hoặc 21,6 kWh.

Rõ ràng là nguồn năng lượng đầu ra tương đối nhờ vào rất nhiều vào vị trí. Nếu tất cả chúng ta lấy ở khu vực khác làm ví dụ khác, vận tốc gió trung bình chỉ là 5,5 m / s, cho công suất điện khoảng chừng 500W. Điều này chỉ cung ứng khoảng chừng 12 kWh mỗi ngày. Hệ thống nguồn năng lượng mặt trời cho khoảng chừng 13,7 kWh .
Có rất nhiều khu vực mà gió hoàn toàn có thể có ý nghĩa. Ở nhiều khu vực này, nguồn năng lượng mặt trời cũng rất tốt, vì thế những mạng lưới hệ thống phối hợp sử dụng cả gió và mặt trời cũng hoàn toàn có thể đáng được xem xét .

Phần Tóm lại

Có khá nhiều yếu tố xác lập mức nguồn năng lượng mà tuabin gió sẽ tạo ra. Những cái lớn được nhìn nhận công suất và vận tốc gió trung bình .
Một nghiên cứu và phân tích kinh tế tài chính kỹ lưỡng nên được thực thi so với những tuabin gió đơn cử ở những khu vực đơn cử. Năng lượng mà tuabin tạo ra là rất quan trọng so với tính kinh tế tài chính này .

Câu hỏi thường gặp

Tôi cần bao nhiêu gió cho một tuabin gió ?

Tốc độ gió trung bình thấp nhất thường được sử dụng là 5 m / s hoặc khoảng chừng 11 dặm / giờ. Tuy nhiên, một nghiên cứu và phân tích kinh tế tài chính cần được thực thi so với những mẫu sản phẩm và giá thành đơn cử. Rõ ràng là tính kinh tế tài chính này trở nên tốt hơn khi gió trung bình tăng lên và trở nên rất tốt ở khoảng chừng 7 m / s hoặc 15,7 mph .

Có thể gió quá mạnh ?

Đúng. Tua bin sẽ ngừng hoạt động giải trí ở một vận tốc gió nhất định, thường thì khoảng chừng 25 m / s hoặc 56 dặm / giờ. Bạn cũng nên kiểm tra vận tốc gió tối đa được chỉ định cho tuabin của mình để bảo vệ rằng nó không bị thổi bay !

Điều gì tốt hơn, nguồn năng lượng gió hay nguồn năng lượng mặt trời ?

Điều này thực sự nhờ vào vào vị trí của bạn và nhu yếu một nghiên cứu và phân tích thích hợp. Một lợi thế tiềm năng của gió so với nguồn năng lượng mặt trời là nó hoàn toàn có thể cung ứng nguồn năng lượng khi mặt trời không chiếu sáng. Nó hoàn toàn có thể đáng xem xét một sự tích hợp giữa gió và mặt trời .

Tua bin gió phải cao bao nhiêu ?

Càng cao càng tốt! Gió mạnh dần lên theo độ cao. Tuy nhiên, tại các khu dân cư và thương mại, chiều cao cho phép sẽ được quy định. Kinh tế và diện tích sẵn có cũng ảnh hưởng đến chiều cao thực tế có thể đạt được.

Tham khảo thêm:

Source: https://suachuatulanh.org
Category : Thợ Điều Hòa