Мощность ветра в зависимости от скорости: Скорость ветра и мощность ветрогенератора

Содержание

Таблица преобразования уровня ветра, скорости ветра и давления ветра | Производитель уличной мебели и тентов для мероприятий на заказ

Home Услуга Таблица преобразования уровня ветра, скорости ветра и давления ветра

Меню
  • Главная
  • Компания
  • Продукты
  • Услуга
  • Галерея
  • Свяжитесь с нами
Лучшая распродажа
  • Палатка для профилактики эпидемий в начальной школе Далиня

  • 2018 Церемония открытия нового здания МТА

  • 2018 Chiaohsi HotelRoya &The Camping Area

Таблица преобразования уровня ветра, скорости ветра и давления ветра

Когда объект движется, он производит мощность. Когда он движется быстрее, мощность будет больше. Например: автомобиль медленно движется к стене, возможно, он не может сбить стену, но если вы едете со скоростью быстрая скорость, вы можете сбить стену. Точно так же, несмотря на то, что воздух очень легкий, при очень высокой скорости также может возникнуть большая сила, которая снесет дом и потянет вверх дерево. Исходя из расчетного результата, это примерно:
 
При скорости ветра 20 метров в секунду давление 50 килограммов на квадратный метр.
При скорости ветра 30 метров в секунду давление 110 килограммов на квадратный метр.
При скорости ветра 40 метров в секунду давление 190 килограммов на квадратный метр.
При скорости ветра 50 метров в секунду давление 300 килограммов на квадратный метр.
 
Скорость ветра тайфуна обычно составляет около 40 метров в секунду, что составляет около 190 килограммов на квадратный метр. Конечно, относительно простой дом будет снесен ветром. Список преобразования уровня ветра, скорости ветра и давления ветра показан в таблице.

Таблица преобразования уровня ветра, скорости ветра и давления ветра
Уровень ветра Скорость ветра (метры в секунду) Давление ветра (кг/м2)
0 от 0 до 0,2 0
1 от 0,3 до 1,5 меньше 1
2 от 1,6 до 3,3 1
3 от 3,4 до 5,4 от 1 до 3
4 от 5,5 до 7,9 от 3 до 7
5 от 8,0 до 10,7 от 7 до 14
6 от 10,8 до 13,8 от 14 до 23
7 от 13,9 до 17,1 от 23 до 35
8 от 17,2 до 20,7 от 35 до 52
9 от 20,8 до 24,4 от 52 до 72
10 от 24,5 до 28,4 от 72 до 97
11 от 28,5 до 32,6 от 97 до 128
12 от 32,7 до 36,9 от 128 до 164
13 от 37,0 до 41,4 от 164 до 206
14 от 41,5 до 46,1 от 206 до 256
15 от 46,2 до 50,9 от 256 до 312
16 от 51,0 до 56,0 с 312 по 377
17 от 56,1 до 61,2 с 377 по 449
Больше 17 Больше 61,2 Больше 449

Примечание. Скорость ветра, указанная в этой таблице, эквивалентна средней скорости ветра за 10 минут.

Ссылка на источник: Центральное бюро погоды ОКР.

Оценка скорости ветра для ветряных электростанций

Перед тем как производить расчет ветроустановки и выбирать место ее установки необходимо провести исследование скорости ветра и его направление. Зачем это нужно? Это мы и рассмотрим в этой статье.

В чем важность скорости ветра?

Самым важным фактором влияющим на количество электроэнергии, выработанной ветряком, есть скорость ветра. С увеличением скорости ветра, количество выработанной им электрической энергии возрастет кубически. Это значит, что при возрастании скорости ветра вдвое, то количество кинетической энергии, полученной ротором увеличится в восемь раз.

Формула для расчета количества энергии (Вт/м2):

Где: S – площадь, на которую нажимает воздушный поток;

P – плотность воздуха, выраженная в кг/м3

V – скорость ветра, выраженная в м/с

Ниже приведена таблица энергии ветра при стандартных условиях (плотность 1,225 кг/м3, сухой воздух, атмосферное давление 760 мм рт. столба):

Факторы, которые следует учесть при измерении скорости ветра

Нужно учитывать, что на скорость ветра оказывают влияние следующие факторы.

Высота над уровнем моря

Чем ближе к земле, тем слабее ветер. Это вызвано тем, что ветер будет замедлятся за счет трения о земную поверхность. На пустынных территория, а также на сельхоз полях при увеличении высоты в два раза скорость ветра возрастет примерно на 12%.

Время года

Не последнюю роль в таких процессах играет также и время года. В некоторых регионах скорости ветров в летнее и зимнее время существенно отличаются, причем зимой скорость воздушных потоков выше, чем летом. Изменения скорости днем наблюдают, как правило, поблизости морей и крупных озер. Это вызвано тем, что утром солнце нагревает воду медленней, чем землю и воздушный поток направлен в сторону побережья. Вечером же вода остывает медленнее чем земля, и поток воздуха направлен в обратную сторону (от побережья).

Характер земной поверхности

Превосходным местом для установки ветряка считаются холмы или горные хребты расположенные на открытом ландшафте. Скорость ветра на холме будет больше, чем на окружающей ее равнинной территории. Но при этом необходимо учесть, что ветер может изменять свое направление до достижения холма. Это может быть вызвано тем, что область высокого давления расширяется на некотором расстоянии перед холмом. Также нужно учесть влияние турбулентности, ее значение может довольно резко увеличится в случае неровностей холма или его большой крутизны, что может обнулить все преимущества данной возвышенности в области скорости воздушного потока. Примеры хороших и плохих размещений показаны ниже:

 Определение средней скорости ветра на участке

Данные из сети интернет

Пожалуй, самым простым способом получения таких данных будет интернет. Там есть сайты, которые могут предоставить вам такие данные практически для любой точки мира.

Данные из аэропорта или метеослужб

Также можно обратится с просьбой предоставить вам метеоданные в местную метеослужбу либо аэропорт. При этом нужно учесть, что в предоставляемых данных есть особенности, которые тоже нужно учесть.

А именно: усредненные данные – для удобства использования данных метеослужбы довольно часто округляют полученную информацию за определенные промежутки времени, что не даст вам полной картины изменений ветров в зависимости от времени суток или сезонности.

Также не всегда доступные данные именно по вашему участку. Поскольку значительные расхождения в скорости ветра можно получить при сдвиге приборов на 30-50 м в сторону, не говоря уже о расстояниях 1, 2, 5 км. Большую роль сыграет разница ландшафтов на вашем участке и участке, где находится метеослужба.

Немалую роль играет и высота замера ветра, поскольку в тех данных, что предоставляет метеослужба, замеры ведутся, как правило, на высоте 10 метров над землей. А как упоминалось выше, скорость ветра зависит от высоты.

Самостоятельный замер скорости ветра

Такой подход самый желанный, но не самый реализуемый. Главным достоинством такого способа есть то, что он самый объективный. При проведении замеров можно установить датчики на необходимую высоту, установить несколько портативных метеостанций в самых разных точках измеряемого участка, чтоб получить данные о самом благоприятном месте для монтажа ветроустановки.

Недостатком такого способа есть то, что установка портативной метеостанции необходима на довольно длительный срок (не менее одного месяца), а в идеальном варианте – не менее года. Это обусловлено сезонностью ветров. Измерение за короткий промежуток времени может не дать объективных данных, следствием чего станут значительные убытки.

Немаловажным фактором является и стоимость проведения работ по замерам. Как правило, стоимость проведения замеров вам обойдется дороже, чем данные метеослужб. Поэтому необходимо тщательно подойти к определению скорости воздушного потока на вашем участке, во избежание лишних финансовых затрат, а также снижения срока окупаемости устройства.

Энергия ветра — Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рис. 1. Ветряная электростанция в Техасе. [1]

Энергия ветра — производство электроэнергии с помощью ветра. Энергия ветра собирает первичный поток энергии атмосферы, генерируемый неравномерным нагревом поверхности Земли Солнцем. Таким образом, энергия ветра является косвенным способом использования солнечной энергии. Энергия ветра преобразуется в электрическую энергию ветряными турбинами. [2]

Ветровой ресурс

Несколько различных факторов влияют на потенциальный ветровой ресурс в районе. На выходную мощность влияют три основных фактора: скорость ветра , плотность воздуха и радиус лопасти . [3] Ветряные турбины должны постоянно находиться в районах с сильным ветром, что более важно, чем случайные сильные ветры.

Скорость ветра

Рис. 2. Произвольная кривая мощности ветряной турбины мощностью 1 МВт в сравнении со скоростью ветра. Обратите внимание на скорость отключения. [4]

Скорость ветра во многом определяет количество электроэнергии, вырабатываемой турбиной. Более высокие скорости ветра генерируют больше энергии, потому что более сильный ветер позволяет лопастям вращаться быстрее. [3] Более быстрое вращение означает большую механическую и электрическую мощность генератора. Зависимость между скоростью ветра и мощностью типичного ветряного двигателя показана на рисунке 2.

Турбины предназначены для работы в определенном диапазоне скоростей ветра. Пределы диапазона известны как скорость включения и скорость отключения. [5]
Скорость включения — это точка, при которой ветряная турбина способна генерировать энергию. Между скоростью включения и номинальной скоростью, при которой достигается максимальная мощность, выходная мощность будет кубически увеличиваться со скоростью ветра. Например, если скорость ветра удвоится, выходная мощность увеличится в 8 раз. Это кубическое соотношение делает скорость ветра таким важным фактором для ветроэнергетики. Эта кубическая зависимость срезается при номинальной скорости ветра. Это приводит к относительно плоской части кривой на рис. 2, поэтому кубическая зависимость имеет место при скоростях ниже 15 м/с (54 км/ч).

Скорость отключения — это точка, при которой турбина должна быть отключена во избежание повреждения оборудования. Скорости включения и выключения связаны с конструкцией и размером турбины и определяются до строительства. [6]

Плотность воздуха

Выходная мощность зависит от местной плотности воздуха, которая зависит от высоты над уровнем моря, давления и температуры. Плотный воздух оказывает большее давление на роторы, что приводит к более высокой выходной мощности. [7]

Конструкция турбины

Ветряные турбины спроектированы таким образом, чтобы максимизировать радиус лопастей ротора для максимизации выходной мощности. Большие лопасти позволяют турбине захватывать больше кинетической энергии ветра, пропуская больше воздуха через роторы. [8] Однако для работы более крупных лопастей требуется больше места и более высокая скорость ветра. Как правило, турбины располагаются в четыре раза больше диаметра ротора. [6] Это расстояние необходимо, чтобы избежать помех между турбинами, которые снижают выходную мощность. [5] Относительное расстояние между ветряными турбинами показано на рисунке 1.

Interactive Graph

Энергия ветра растет довольно быстро во многих регионах; изучите приведенные ниже данные, чтобы увидеть, как увеличивается мощность ветра в разных странах. [9]

Для дальнейшего чтения

  • Солнечная энергия
  • Атомная энергия
  • Поток первичной энергии
  • Ветряная турбина
  • Первичная энергия
  • Или исследовать случайную страницу

Ссылки

  1. ↑ Развитие ветроэнергетики. (18 августа 2015 г.). Основы ветроэнергетики [онлайн], доступно: http://windeis. anl.gov/guide/basics/
  2. 3.0 3.1 Европейская ассоциация ветроэнергетики. (2013, 4 ноября). Как работает ветряная турбина [Онлайн]. Доступно: http://www.ewea.org/wind-energy-basics/how-a-wind-turbine-works/
  3. ↑ Адаптировано из: Р. Вольфсон, Энергия, окружающая среда и климат, , 2-е изд. Нью-Йорк: Norton, 2012 г. и WindPowerProgram, [онлайн], доступно: http://www.wind-power-program.com/popups/powercurve.htm
  4. 5.0 5.1 Д. Вуд, частное сообщение, октябрь 2013 г.
  5. 6.0 6.1 Группа энергетических исследований (н.д.). (2013, 4 ноября). Группа энергетических исследований Метеорологические данные [Онлайн]. Доступно: http://www.elm.eru.rl.ac.uk/ins4.html
  6. ↑ WindTurbines.net (2013, 4 ноября). Факторы, влияющие на эффективность ветряных турбин [онлайн]. Доступно: http://www.slideshare.net/windturbinesnet/factors-affecting-wind-turbine-efficiency-7146602
  7. ↑ Оренда. (2013, 4 ноября). Имеет ли значение длина лопасти ветряной турбины? [Онлайн]. Доступно: http://orendaenergy.com/does-wind-turbine-blade-length-really-matter/
  8. ↑ BP Worldwide. (2014, 1 июля). Статистический обзор мировой энергетики 2017 [Онлайн]. Доступно: https://calculators.io/statistical-review-of-world-energy/

Физика ветряных турбин | Основы энергетики

Более тысячи лет назад в Персии и Китае работали ветряные мельницы.
см. TelosNet и
Википедия.
Почтовые мельницы появились в Европе в двенадцатом веке, а к концу тринадцатого века
башенная мельница, на которой вращался только деревянный колпак
а не весь корпус мельницы. В США развитие
водяная ветряная мельница была основным фактором, позволившим заниматься сельским хозяйством и скотоводством на обширных территориях.
в середине девятнадцатого века. Эти ветряные насосы
(иногда называемые западными мельницами) до сих пор распространены в Америке и Австралии. Имеют ротор с
около 30 лопастей (или лопастей) и способность медленно вращаться. Из 200 000 ветряных мельниц, существующих в
Европы середины девятнадцатого века, лишь каждый десятый остался веком позже.
С тех пор старые ветряные мельницы были заменены паровыми двигателями и двигателями внутреннего сгорания. Однако, поскольку
конце прошлого века количество ветряков неуклонно растет, и они начинают занимать
играют важную роль в производстве электроэнергии во многих странах.

Сначала мы покажем, что для всех ветряных турбин мощность ветра пропорциональна кубу скорости ветра.
Энергия ветра – это кинетическая энергия движущегося воздуха. Кинетическая энергия массы м с
скорость против это

Массу воздуха m можно определить по плотности воздуха ρ и объему воздуха V в соответствии с

.

Затем

Мощность – это энергия, деленная на время. Рассмотрим малое время, ∆ t , в котором частицы воздуха
пройти расстояние с = v Δ t , чтобы протекать. Умножаем расстояние на
площадь ротора ветряной турбины, A , в результате чего получается объем

, который приводит в действие ветряную турбину в течение небольшого промежутка времени. Тогда мощность ветра дается как

Сила ветра увеличивается пропорционально кубу скорости ветра. Другими словами: удвоение скорости ветра дает
в восемь раз больше силы ветра. Поэтому для ветроустановки очень важен выбор «ветренного» места.

Эффективная полезная мощность ветра меньше, чем указано в приведенном выше уравнении. Скорость ветра позади
ветряк не может быть нулевым, так как воздух не может последовать. Поэтому только часть кинетической энергии
можно извлечь. Рассмотрим следующую картинку:

Скорость ветра перед ветряком больше, чем после. Поскольку массовый поток должен быть непрерывным,
площадь A 2 после ветряка больше площади А 1
до. Эффективная мощность – это разница между двумя силами ветра:

Если разница обеих скоростей равна нулю, у нас нет чистой эффективности. Если разница слишком велика,
поток воздуха через ротор слишком сильно затруднен. Коэффициент мощности с р характеризует
относительная сила рисования:

Для получения приведенного выше уравнения было сделано следующее допущение:
А 1 v 1 = A 2 v 2
= A ( v 1+ v 2) / 2. Обозначим отношение v 2/ v 1 в правой части
уравнения с x . Чтобы найти значение x , которое дает максимальное значение C P ,
мы берем производную по x и устанавливаем ее равной нулю. Это дает максимум, когда x = 1/3.
Тогда максимальная сила вытягивания достигается за v 2 = v 1 / 3,
а идеальный коэффициент мощности равен

.

Другой ветряк, расположенный слишком близко позади, будет приводиться в движение только более медленным потоком воздуха. Таким образом, ветряные электростанции в г.
Для преобладающего направления ветра требуется минимальное расстояние, равное восьмикратному диаметру ротора. Обычный диаметр ветряков
составляет 50 м при установленной мощности 1 МВт и 126 м при ветроустановке мощностью 5 МВт. Последний в основном используется на шельфе.

Установленная мощность или номинальная мощность ветряной турбины соответствует выходной электрической мощности на скорости между
12 и 16 м/с, при оптимальных ветровых условиях. Из соображений безопасности установка не производит большую мощность при сильном ветре.
условиях, чем те, для которых он предназначен. Во время гроз завод выключается. В течение года загруженность
23% могут быть достигнуты внутри страны. Это увеличивается до 28% на побережье и 43% на море.

Более подробную информацию можно найти на интернет-страницах wind-works.org и в
страницы Американской ассоциации ветроэнергетики.

Установленная мощность ветроэнергетики в США в январе 2021 года составляла около 122,5 ГВт.
Центр ветроэнергетики Альта
в Калифорнии является крупнейшей ветряной электростанцией в США с 2013 года мощностью 1,6 ГВт.
Электроэнергия, произведенная за счет энергии ветра в Соединенных Штатах, составила в 2021 году около 360 ТВтч (тераватт-часов),
или около 8% всей вырабатываемой электроэнергии. Подробную информацию о нынешнем состоянии в США можно найти в
Википедия.

Важным моментом в ветроэнергетике является то, что периоды пикового спроса на электроэнергию и периоды оптимальных ветровых условий
редко совпадают. Таким образом, другие производители электроэнергии с короткими сроками поставки и хорошо развитой системой распределения электроэнергии
системы необходимы для дополнения производства энергии ветра.

Почему современные ветряные турбины лишились одной лопасти по сравнению со старыми четырехлопастными ветряками?

Ротор силовой Р мех = 2π M n пропорциональна крутящему моменту M , действующему на
вал и частота вращения n . На последнее влияет отношение скоростей наконечника λ ,
который рассчитывается по формуле λ = v u / v 1 из соотношения
окружная скорость (концевая скорость) v u ротора и скорость ветра v 1 .
Крутящий момент M увеличивается с количеством лезвий. Поэтому он является самым большим для многолопастных западных мельниц,
меньше для ветряных мельниц с четырьмя лопастями и меньше для современных ветряных турбин с 3 лопастями.

Мощность ветра в зависимости от скорости: Скорость ветра и мощность ветрогенератора