Определение мощности ветрогенератора. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Назначение ветрогенератора - преобразовывать кинетическую энергию воздушного потока, называемого ветром, в энергию электрическую. Кроме ветрогенераторов, еще довольно распространены ветряки, служащие для прямого привода насосов, так называемые ветронасосы. Энергию, вырабатываемую ветрогенератором можно рассчитать по следующей формуле:

Р = 0,5*rho*S*Ср*V3*Ng*Nb, где

Р - мощность, Вт; rho - плотность воздуха (примерно 1,225 кг/куб.м); S - площадь метания ротора; V - скорость ветра, м/с; Ср - аэродинамический коэффициент (теоретически 0,5); Ng - КПД генератора; Nb - КПД редуктора (если есть).

Все составляющие этой формулы для конкретного ветрогенератора, кроме скорости ветра, являются константами (плотность воздуха, конечно, зависит от температуры, но ее изменениями можно пренебречь, как малыми). Поэтому можно сказать, что мощность, вырабатываемая ветрогенератором. пропорциональна кубу скорости ветра

Это означает, что мощность ветрогенератора на слабых ветлах (даже если он вращается) очень мала. Но с усилением ветра идет резкое нарастание мощности. А поскольку ветер на практике дует с постоянной скоростью и направлением только в аэродинамической трубе, понял но, что мощности, вырабатываемая ветрогенератором, является постоянно меняющейся по времени величиной. Поэтому любая энергетическая система с использованием ветрогенератора в качестве источника энергии должна иметь стабилизирующее звено.

В малых автономных системах роль такого звена обычно играет аккумуляторная батарея. Если мощность ветрогенератора больше мощности нагрузки, батарея заряжается. Если мощность нагрузки больше - батарея разряжается. Из этого следует следующая важная особенность ветрогенератора, как источника мощности: если большинство других источников выбираются по мощности пиковой нагрузки, ветрогенераторы следует выбирать исходя из величины потребления элекгроэнергии в месяц (или в год, как кому нравится).

Проиллюстрируем это на примере. На берегу моря, где средняя скорость ветра приближается к 6 м/с, стоит домик, куда приезжает семья из трех человек на выходные. Электрооборудование включается тоже только на выходные. В пень потребление достигает 15 кВт·ч, при этом пиковая нагрузка - до 3 кВт. Следовательно, в месяц потребление энергии равно 120 кВт·ч. При среднегодовой скорости ветра 6 м/с выработку 120 кВт·ч в месяц может обеспечить небольшой 700-ваттный ветрогенератор. Кроме того, для аккумулирования энергии в течение 5 дней потребуется батарея большой емкости, и инвертор (который преобразовывает постоянное напряжение батареи в стандартное переменное) мощностью 3 кВт, чтобы обеспечить пиковые нагрузки.

Другой пример. В местности со средней скоростью ветра 5 м/с построен телекоммуникационный объект, который постоянно потребляет в среднем 2 кВт электроэнергии, при этом пиковая нагрузка не превышает тех же 3 кВт. В данном случае умножаем 2 кВт на количество часов в месяц (720) и получаем 1440 кВт·ч - величина потребления объекта в месяц. Чтобы при такой скорости ветра обеспечить выработку 1420 кВт·ч, нужен ветрогенератор мощностью 10 кВт При этом работать он будет через тот же инвертор мощностью 3 кВт.

Как можно видеть, в каждом из вышеописанных случаев мощность ветрогенератора отличается в от пиковой мощности нагрузки. Мощность пиковой нагрузки определяет мощность преобразователя. Сам ветрогенератор определяет только величину выработки в определенный временной промежуток при определенной среднемесячной скорости ветра. Кроме средней скорости ветра, существуют более подробные вводные данные для оценки ветровых ресурсов, называемые параметрами Вейбулла, которые отражают распределение длительности ветра определенной силы для данного места, они используются при проектировании ветропарков мощностью в десятки МВт.

Для проектов малой энергетики тратиться на такие исследования не имеет экономического смысла, т. к. можно приблизительно оценить ожидаемую выработку по величине средней скорости ветра в месте установки ветрогенератора. Из приведенных примеров также можно сделать вывод о характере нагрузки, для питания которой наиболее целесообразно применять ветрогенератор. Это неравномерная нагрузка, при которой пиковая нагрузка превышает в 10 и более раз нагрузку среднюю.

Наиболее распространенный случай для использования относительно небольшого ветрогенератора - бытовая нагрузка. Например, для семьи в городской квартире средняя нагрузка -0,5 кВт (360 кВт·ч в месяц по счетчику). Пиковая нагрузка - 5 кВт, когда включена электроплита, стиральная машина, микроволновка и другие, менее мощные приборы. 5-кВтный ветрогенератор может обеспечить эти нужды даже в не очень ветренном месте. Равномерная же нагрузка, например, отопление, когда круглосуточно работает даже один отопительный прибор мощностью 1 кВт, в месяц требует 720 кВт·ч, которые ветрогенератор мощностью 5 кВт может обеспечить только в местности с хорошими ветровыми ресурсами (например, на берегу моря, в степи и т. д.).

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Обнаружена самая древняя молекула во Вселенной 17.04.2019 Уникальная летающая обсерватория SOFIA помогла ученым впервые обнаружить внутри планетарной туманности в созвездии Лебедя следы соединения гелия и водорода - двух элементов, существовавших во Вселенной еще до появления звезд. Результаты наблюдений опубликованы в журнале. "Отсутствие следов этой молекулы в космосе было одной из самых больших загадок в астрономии. Я был невероятно рад в тот момент, когда мы впервые увидели ее в нашем наборе данных. Этот хэппи-энд развеял наши сомнения в том, что мы понимаем, как работала химия в ранней Вселенной", - заявил Рольф Гестен (Rolf Guesten) из Института радиоастрономии в Бонне (Германия). После Большого взрыва во Вселенной существовали только три элемента: водород, гелий и следовые количества лития. Однако через 300 миллионов лет, когда появились первые звезды, начали появляться более тяжелые элементы, рожденные в ходе термоядерных реакций в недрах светил. Сложные молекулы, как считают ученые, начали появляться задолго до возникновения этих светил, в то время, когда Вселенная одновременно стремительно расширялась и становилась все более холодной. Первой из них был гидрид гелия - соединение нейтрального гелия и положительно заряженного протона. Как отмечает Гестен, ученые уже почти столетие пытаются найти следы HeH+ в космосе, однако до настоящего времени им не удавалось это сделать. Астрофизики связывали многочисленные неудачи с тем, что древнейшие молекулы во Вселенной можно увидеть только в той части спектра, которая особенно хорошо поглощается парами воды и другими молекулами в атмосфере. Подобные проблемы не мешают работе единственной в мире летающей обсерватории SOFIA, уникальному совместному проекту НАСА и немецкого космического агентства DLR. Она представляет собой Боинг-747 с установленным на нем 2,5-метровым оптическим и инфракрасным телескопом. Подъем на высоту 13 километров позволяет сделать качество получаемой картинки близкой к уровню космических обсерваторий. Используя этот телескоп, Гестен и его коллеги наблюдали за планетарной туманностью NGC 7027, расположенной в созвездии Лебедя на расстоянии в три тысячи световых лет от Земли. Она представляет собой своеобразный "погребальный саван" белого карлика, чей прародитель исчерпал запасы водорода и сбросил свои внешние оболочки примерно 600 лет назад, мгновения по космическим меркам. Эта туманность давно привлекает внимание ученых по одной простой причине: внутри нее господствуют примерно такие же температуры - около четырех тысяч градусов Кельвина, - которые царили в ранней Вселенной в момент рождения первых молекул гидрида гелия. Вдобавок новорожденный белый карлик вырабатывает огромные количества энергии и света, которые ионизируют окружающий его водород и ускоряют рождение HeH+.

Другие интересные новости:

▪ Твердотельные накопители Blue и Ultra объемом до 1 ТБ

▪ Материал в 10 раз прочнее стали

▪ LED драйверы ISSATA для светильников типа Армстронг

▪ Капли квантовой механики

▪ Транзисторы, работающие в 10 000 раз быстрее синапсов мозга

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Жизнь замечательных физиков. Подборка статей

▪ статья Дорожно-транспортный травматизм. Правила предупреждения. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Почему сентябрь идет в году девятым, хотя в буквальном переводе означает седьмой? Подробный ответ

▪ статья Универсальная мини-дрель. Домашняя мастерская

▪ статья Переходник S-VIDEO - AV. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Сковородка (кастрюля) для голубя. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026