Калькулятор - розрахунок вітротурбіни

  ВЕУ - ВІТРОВА ЕНЕРГЕТИЧНА УСТАНОВКА.

Розглянемо основні параметри ВЕУ:

• Вироблення енергії за місяць, рік
• Розмір ВЕУ
• Номінальна потужність
• Розрахункова швидкість вітру
• Стартова швидкість вітру
• Максимальна експлуатаційна швидкість вітру
• Висота щогли
• Привід генератора
• Схема вітроустановки

Вироблення енергії за місяць, рік - це основний параметр вітроустановки, який має бути узгоджений з відомою або проектною енергією, споживаним навантаженням за той же проміжок часу. На жаль, досить часто цей параметр подається як другорядний або навіть не вказується. Він залежить від середньої швидкості вітру в місці роботи вітроустановки, розміру ВЕУ (обтікаючої площі, діаметру вітротурбіни) і конструктивної досконалості ВЕУ. Якщо вважати що ВЕУ виконана грамотно, то розрахувати очікуване вироблення енергії можна на нашому вітрокалькуляторі. Для цього треба встановити мітку [-] біля розрахункової швидкості, вказати номінальну потужність ВЕУ, діаметр вітротурбіни і натиснути кнопку [розрахувати]. Попутно обчислиться значення реальної розрахункової швидкості вітру для цієї ВЕУ.

Розмір ВЕУ - зазвичай вказується діаметр вітротурбіни. Обтікаюча площа вітротурбіни пропорційна квадрату її діаметру, а номінальна потужність і вироблення енергії вітроустановкою пропорційна площі вітроприємного пристрою. Таким чином, якщо діаметри вітроустановок розрізняються, наприклад в 1.5 раза, їх енергетичні можливості розрізняються в 1.5 x 1.5 = 2.25 раза.

Номінальна потужність - потужність розвивається вітроустановкою при вибраній розрахунковій швидкості. Цей параметр часто помилково приймається основним при виборі і порівнянні різних ВЕУ між собою. Насправді він не настільки важливий, оскільки, практично ніколи навантаження не підключається до ВЕУ безпосередньо. Важлива потужність перетворювача, який бере енергію від ВЕУ і акумуляторної батареї. Реальна потужність ВЕУ не рівна номінальній, а змінюється залежно від швидкості вітру. Номінальна потужність вітроустановки пропорційна квадрату діаметру вітротурбіни і кубу вибраній розрахунковій швидкості. Таким чином, порівнювати ВЕУ по номінальній потужності коректно тільки при рівних розрахункових швидкостях вітру, а ще краще порівнювати їх по діаметру і виробленню енергії. Адже установка із заявленою потужністю 1 кВт при розрахунковій швидкості 12 м/с дасть максимум 0.4 кВт при 9 м/с, хоча, на перший погляд може здатися вигіднішою чим ВЕУ 0.5 кВт при 9 м/с. Особливо при приблизно рівній ціні.

Розрахункова швидкість вітру - швидкість вітру, при якій вітроустановка досягає номінальної потужності. Зазвичай при перевищенні розрахункової швидкості вітру починає працювати система регулювання, яка обмежує подальший ріст оборотів і потужності.

Стартова швидкість вітру - швидкість вітру при якій вітроустановка починає обертатися і заряджати акумулятори. Зазвичай знаходиться в діапазоні 2.5-3.5 м/с. Може бути вище за машини з вузькими жорстко встановленими лопатями. Завищена стартова швидкість призводить до зниження сумарного вироблення енергії за частих простоїв.

Максимальна експлуатаційна швидкість вітру - швидкість вітру, яка може привести до руйнування не зупиненої вітроустановки. Для стаціонарної вітроустановки має бути не менше 45-50 м/с. Інакше її експлуатація стає досить небезпечною.

Висота щогли - часто для зниження загальної вартості комплекту ВЕУ пропонуються дуже низькі щогли. Така економія може виявитися занадто дорогою, оскільки швидкість і рівномірність вітрового потоку сильно залежить від висоти. В середньому, якщо прийняти швидкість потоку на висоті 10 м за 1, то на інших висотах його швидкість складе (5м - 0.87; 10м - 1; 15м - 1.08; 20м - 1.15; 25 - 1.20). Якщо врахувати кубічну залежність, то енергетика розподілиться (5м - 0.66; 10м - 1; 15м - 1.28; 20м - 1.52; 25 - 1.73). Таким чином одна і та ж вітроустановка на щоглі 20 м в порівнянні з 5 м дасть енергії в 1.52/0.66 = 2.3 разу більше. Крім того, вітроустановка на вищій щоглі створює менше шуму.

Привід генератора - практично усі вітроустановки зараз мають прямий привід генератора. Але зустрічаються і вітроустановки з мультиплікатором. Вони принципово не можуть мати хорошого ресурсу. Для порівняння можна перерахувати ресурс автомобільної коробки передач з пробігу в години. Виняток становлять лише ряд великих вітроустановок, на яких робиться регулярне техобслуговування з повною заміною масла не рідше 1 раз в місяць.

Схема вітроустановки - існує велика кількість варіантів реалізації декількох принципових схем ВЕУ. Але найефективніша класична трилопатева ВЕУ з горизонтальною віссю і прямим приводом генератора. В якості простого аргументу можна привести ті ж великі реально працюючі вітроустановки.