Альтернативная энергетика

Нетрадиционные возобновляемые источники энергии

Принципы преобразования ветровой энергии

С помощью ветроэнергетической установки в механическую энергию может быть преобразована только часть энергии ветрового потока. Отношение кинетической энергии ветрового потока Ев, преобразованной с помощью ветровой турбины в механическую энергию, к кинетической энергии невозмущенного ветрового потока Е называется коэффициентом мощности, или коэффициентом использования энергии ветра

В большинстве конструкций ветроэнергетических установок для преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию используется принцип подъемной силы крыла ( 41).

Если лопасть, имеющая профиль крыла, омывается ламинарным потоком воздуха, то за счет разной скорости воздуха в нижней и верхней части лопасти возникает разное давление и на лопасть действует подъемная сила F и сила лобового сопротивления Р. При разработке профиля стремятся к тому, чтобы сила F была максимальной, а сила Р -минимальной. Сила Fi обеспечивает перемещение лопасти в плоскости ее вращения, сила F2 воспринимается опорой. Угол р между хордой лопасти и направлением движения лопасти называется. углом установки, угол у между хордой и направлением относительной скорости ветра w' - углом атаки. Угол р зависит только от ориентации лопасти, угол у - от скорости ветра и скорости перемещения лопасти. Скорость v перемещения элемента лопасти зависит от расстояния г этого элемента, от оси вращения и от частоты вращения

Таким образом, при фиксированном угле установки угол атаки у на разных участках лопасти оказывается разным. Чтобы выдержать угол атаки в пределах оптимального, прибегают к закрутке лопасти по его длине.

В большинстве современных ветровых турбин с помощью чгпециаль-0,5 ных устройств (центробежных, гидравлических и других) обеспечивается возможность поворота всей лопасти или ее части, изменения за счет этого угла атаки и регулирования мощности на валу по заданному закону.

Ветровые турбины различных типов имеют существенно отличающиеся зависимости коэффициента использования энергии ветра от коэффициента быстроходности