Szélenergia
Dr.Tóth László
Dr.Tóth László
Dr.Tóth László
Dr.Tóth László
Amerikai vízhúzó 1900
Dr.Tóth László
Darrieus 1975
Dr.Tóth László
Smith – Putnam szélgenerátor 1941 Dr.Tóth László
Gedser –Dán 200 kW - 1956
Németország 1980
Dr.Tóth László
Magyarország 1978
Dr.Tóth László
Dr.Tóth László
Dr.Tóth László
Dr.Tóth László
Dr.Tóth László
Dr.Tóth László
Dr.Tóth László
Dr.Tóth László
Dr.Tóth László
Dr.Tóth László
Szélenergia trend
Dr. Tóth László
30 db x 0,4 MW = 12 MW = 4 db x 3 MW
ENERCON 7,0 MW
Dr.Tóth László
Dr. Tóth László
Dr.Tóth László
Dr.Tóth László
Dr.Tóth László
A globális impulzusmomentum mérleg (forrás: Bartholy 2006)
Az A keresztmetszeten, v sebességgel átáramló légtömeg tömegárama: m* = ρ A v
[kg/s]
Egy másodpercre vonatkozó mozgási energiája:
ρ - a levegő sűrűsége [kg/m3], A – a vizsgált (pl. generátoroknál a rotor által súrolt) felület [m2], v - a zavartalan szél sebessége [m/s].
A rotoron másodpercenként átáramló légtömeg
A rotorfelületen átáramló közepes szélsebesség A szélből nyerhető teljesítmény
Helyettesítsük be a tömeget
A zavartalanul átáramló levegő teljesítménye
A kinyerhető és a szabad áramlásban rejlő teljesítmény viszonya A teljesítményviszony és a sebességviszony alakulása P/P0 0,6 0,5 0,4
v2/v1 = 1/3-nál éri el a maximumát
0,3 0,2 0,1
59%-a, vagy másként 16/27
0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
v2/v1
SZÉLERŐMŰ ELMÉLETI TELJESÍTMÉNYE
Pmax = a szélerőmű elméleti maximális villamos teljesítménye [W] A = a szélerőmű rotorjai által súrolt felület [m2] ρ = a mindenkori levegő sűrűsége [kg/m3] v = a levegő sebessége [m/s] 16/27 = a Betz féle maximum hatásfok tényező
A szélerőmű teljesítmény diagramja (P), valamint a teljesítménytényező (cp) a szélsebesség függvényében, vN = szélsebesség névleges értéke, vMax = szélsebesség maximális értéke
Az átlagos teljesítmény a KF kihasználási tényező (értéke 0,16-0,45) bevezetésével
PGn = a névleges teljesítmény, az n számú tartományra osztott szélsebesség átlagértékek (vn) alapján. ηe = az aerodinamikus, a villamos és a mechanikus hatástényezők együttesen (kísérletekkel kerül meghatározásra a szélsebesség – teljesítmény-, ill. a szélsebesség - teljesítménytényező diagramok alapján, amelyeket a gyártó szolgáltatja). A szélerőmű éves energiatermelése
A teljesítmény tényező a különféle konstrukcióknál
vk λ= v
A teljesítmény és nyomaték tényező a két legelterjedtebb konstrukcióknál
ENERGETIKAI SZÉLMÉRÉS
Különféle kialakítású kanalas anemométerek
Az „akusztikus szélmérő” érzékelő teste
1- műszerdoboz, 2- adatrögzítő, 3- adattovábbító, 4- anemométer (kontrol), 5- anemométerek 30, 60 és 80 m magasságban, 6- szélirány érzékelő, 7 – energiaforrás (napelem, PV), 8- jelzőfény, 9- páratartalom, 10- légnyomás
SODAR (SOnic Detection And Ranging) távérzékelési eszköz Magasság : 0-500m
v -a keresett szélsebesség (m/s), a h - magasságon (m) vg - az ismert szélsebesség (m/s), a hg - mérési magasságon (m)
α kitevő értéke a felszín érdességétől függően a következőképpen alakul: Sík mező Nyílt terep Erdős síkság Város alacsony épületekkel Város magas házakkal
0,12 0,16 0,28 0,35 0,50
H=m
∆v = N
150
100
H=3 H=2
50 H=1
v = m/s ∆v = 2N ∆v = 3N
A pillanatnyi szél leírható mint az átlagos szél és a változó komponens összege: v(t)=v+v’(t)
[m/s]]
Az átlagos szélsebesség, leírja a turbina számára elérhető energiamennyiséget. A kétparaméteres Weibull - eloszlás alkalmas a szélsebességek leírásához: k k −1 v [%] − k v c
f (v) =
c c
e
Ahol −v szélsebesség (m/s), − c az átlagos szélsebesség. −k alaktényező. −K = 2, akkor az eloszlás Rayleigh, k = 1, akkor exponenciális. −Észak-Európában k = 2. Dr. Tóth László
k alaktényező
Gyakoriság % A 12 szélirány szerinti mérés átlaga
Mérés
C
A szélsebesség mérési eredmények összefüggése a szélben rejlő energiával (a) a generátorok teljesítménye, ill. hatásfoka (b) vN- névleges szélsebesség- ahol a teljesítmény maximuma adódik, (c) a szélsebesség gyakorisága hi – gyakoriság, - átlagos szélsebesség, E – energia tartalom (kWh), P- generátor teljesítmény (kW), η- hatásfok Dr. Tóth László
A generátortól 10 m távolságban 105 dB(A)
Dr. Tóth László
Hangnyomás (dB)
110 100 90 80 70 60 50 40 30 20
20 m/s 6 m/s 40 dB 50 dB
0
200
400
600
800
1000
Távolság (m)
A szélturbina hangnyomása a távolság függvényében két szélsebesség esetén
Dr.Tóth László
