77395

Ветровая энергия и методы ее преобразования

Реферат

Энергетика

Наиболее важным параметром, характеризующим энергетический потенциал ветра, является его скорость. Кинетическая энергия потока воздуха рассчитывается по формуле, Дж

Русский

2015-02-02

66 KB

1 чел.

5. НЕТРАДИЦИОННЫЕ и ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ пр.з.

05. Ветровая энергия и методы ее преобразования

Основы расчета ветроустановок [1, С. 126–127], [2, С. 507]

Наиболее важным параметром, характеризующим энергетический потенциал ветра, является его скорость. Кинетическая энергия потока воздуха рассчитывается по формуле, Дж

,

(5.1)

где ρ – плотность воздуха, кг/м3; V – объем, занимаемый воздухом, м3; m – масса воздуха, кг; w – скорость воздуха, м/с.

При расчетах используется значение плотности воздуха, определенное при температуре t = 15 °С и давлении p = 0,1 МПа, ρ = 1,226 кг/м3. Если вместо массы воздуха в формулу (5.1) подставить его секундный массовый расход

,

то можно определить мощность ветрового потока, проходящего через площадь F, Вт

.

(5.2)

Разделив обе части формулы (5.2) на площадь, можно получить значение удельной мощности ветрового потока, Вт/м2

.

(5.3)

В ветроэнергетике обычно используют рабочий диапазон скоростей ветра, не превышающих 25 м/с. Эта скорость соответствует 10-балльному ветру (сильный шторм) по 12-балльной шкале Бофорта. Значения удельной мощности ветрового потока для рабочего диапазона скоростей ветра приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Зависимость удельной мощности ветрового потока от скорости ветра

w, м/с

2

3

4

5

10

14

18

20

23

25

Nуд, Вт/м2

4,90

16,55

39,2

76,6

613

1682

3575

4904

7458

9578

Отношение мощности, развиваемой ротором ветровой турбины, к мощности ветрового потока называется коэффициентом мощности или коэффициентом использования энергии ветра

,

(5.4)

где Nр – мощность, развиваемая ротором ветровой турбины, Вт; D – диаметр ротора ветровой турбины, м.

Теоретически максимально возможное значение коэффициента мощности . В практически реализованных ветроэнергетических установках этот коэффициент не превышает 0,45.

С учетом механических и электрических потерь мощность ветроэнергетической установки составит, Вт

,

(5.5)

где ηм – механический КПД; ηэл – электрический КПД.

Механический КПД ВЭУ составляет порядка ηм = 0,9, а электрический – ηэл = 0,95.

Литература

  1.  Сибикин, Ю.Д. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: Учебное издание / Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин. – М.: ИП РадиоСофт, 2008. – 228 с.
  2.  Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник / Под общ. ред. чл.-корр. РАН А.В. Клименко и проф. В.М. Зорина. – 3-е изд., перераб и доп. – М.: Издательство МЭИ, 2001. – 564 с. – (Теплоэнергетика и теплотехника; Кн. 2).

2