CAMru.org
 СДЕЛАЙ_САМ =
= Природа* + Еда + Строительство + Энергетика
* (окружающая среда, "экология")
авторские права: CC ("копилефт лицензия")
оглавление сайта CAMru.orgоглавление вебсайта
фотографии с комментариями на Envirociety.org
 

 
 
 
 

Проблемы использования энергии ветра, проблемы ветротурбин
Wind power using problems, wind turbines problems

 < к началу
следующая статья:
Проблемы использования тепловой энергии воздуха, проблемы тепловых насосов или воздушных кондиционеров

Экономичное использование ветроэнергии: ветряные машины.
Гигантомания и экономичность.
Формула расчета мощности ветра

Расчет мощности потока, земная атмосфера и ветряки

Идеальным местом для использования ветротурбин "самолетно-вертолетного типа" является планета Венера. Большая плотность атмосферы и, возможно, сильный ветер, могут отдавать ветротурбине большую мощность. На Венере нет насекомых, снега, льда, инея, прилипающих к лопастям и портящих их аэродинамику.

На Венере нет птицезащитных организаций, борющихся с крутящимися 150-метровыми монстрами - они (организации) считают, что птички их (ветротурбин) пугаются. (А есть ли исследования, подтверждающие пугливость птиц? Аэродромные орнитологи бъются над прямо противоположной задачей. Или птицезащитные организации вымогают деньги у ветроэнергетических компаний?)

Вернемся на Землю.

Атмосфера Земли
Атмосфера Земли

( ФОТОГРАФИЯ: НОЯБРЬ 2007. БОЛГАРИЯ, ВАРНЕНСКАЯ ОБЛАСТЬ. СЕЛО ОРЕШАК )

Атмосфера Земли вблизи уровня Океана имеет плотность около 1,225 килограмма на кубический метр. Кинетическую мощность ламинарного (равномерного и без вихрей) потока газа или жидкости можно расчитать по формуле:
W=0.5*Ro*A*(V**3),
где
W - мощность кинетической энергии, Ватт
Ro - плотность газа (воздуха) или жидкости, килограмм на кубометр
A - площадь сечения потока, квадратный метр
V - скорость потока, метры в секунду.

Если проявить очень большую фантазию, то можно принять ветер за ламинарный поток газа. Миф о том, что где-то наверху воздух движется ламинарно, есть миф - начиная с высоты в несколько километров турбулентности просто встречаются реже, но уж если встретятся - "пристегните ремни, приближаемся к грозовому фронту (зоне турбулентности, зоне воздушных ям, торнадо и т.п.)". Смотрите фото "Атмосфера Земли": это волны в воздушной реке, видимые как облака - области различной плотности воздуха, влажности.

Формула расчета мощности ветра

Итак, будем считать ветер за ламинарный поток газа плотностью 1,225 килограмма на кубический метр. При скорости ветра, чаще всего втречающейся в прогнозах погоды, 2-3 метра в секунду, мощность ветра, расчитанная по формуле W=0.5*Ro*A*(V**3) будет около 15 ватт на метр сечения. Ветер 3-5 метров в секунду имеет мощность около 50 ватт на квадратный метр. Ветер, о котором в прогнозах погоды говорится "5-10 метров, порывы до 15 метров в секунду" (а на деле это ветер, выворачивающий зонтики - он часто бывает?), имеет мощность около 400 ватт на метр сечения.

Ветряки вращаются в реальной атмосфере, в которой скорость и направление ветра меняется каждое мгновение, иногда даже на противоположное (см. фото "Водяной смерч"). Лопасти, даже с регулируемым углом атаки, не могут взять 100% от 1/2 кинетической энергии ветра (1/2 - это максимум кинетической энергии, который что можно извлечь из ламинарного потока газа "в один присест" ("за один раз"). Целый винт, каждая точка которого имеет одинаковую угловую скорость, вращается в потоке, каждая точка которого имеет различную мгновенную скорость и направление движения (векторную скорость).

В рекламе и технических данных пропеллерных ветряков, как правило, тщательно скрывается статистика скорости ветра и выработки мощности в реальных условиях. Можно предположить, что реальная выработка механической энергии может составлять 10-20% от кинетической энергии идеального ламинарного потока газа (см. формулу рассчета мощности):

  • ветер 2-3 метра в секунду - мощность, снимаемая с одного квадратного метра ометаемой площади - 2 ватта
  • ветер 3-5 метров в секунду - мощность 7,5 ватт/кв.м
  • ветер 5-10, порывы до 15 метров в секунду - мощность 60 ватт на квадратный метр.

Если расмотреть случай, когда ветряк используется как электрогенератор, то киловатты электрической мощности на выходе "127/220 Вольт 50-60 Герц" будут еще более удручающими - потери в редукторе, обмотках, преобразователе.

Водяной смерч
Водяной смерч

( ФОТОГРАФИЯ: ИЮЛЬ 2006. БОЛГАРИЯ, ЧЁРНОЕ МОРЕ )

Формула расчета мощности ветра и паруса

Распространенным стереотипом является мнение о том, что только получение электроэнергии является современном применением преобразователей кинетической энергии ветра. И что преобразователем кинетической энергии ветра во что-то полезное может быть только ветряк-пропеллер (ветротурбина, ветряная турбина, wind turbine). При этом забывают о водяных насосах, парусных яхтах, ветряных мельницах и т.д. На самом деле, число типов ветряных машин близко к бесконечности.

Целесообразность примененния ветряной машины определяется не рекламным соотношением капиталовложений на один ватт макимальной мощности ветряной турбины, а стоимостью (капиталовложения плюс обслуживание) одного квадратного метра площади, с которой снимается энергия ветра. По нашему мнению, самый хороший показатель - у паруса и каркасных конструкций, обтянутых тканью. Поэтому мы пришли к выводу, что ветряные турбины нужны корпорациям, а для индивидуального использования энергии ветра - нужны полотняные рабочие поверхности.

Парус
Парус
(Кто не верит в мощность паруса -
преобразователя энергии ветра -
может попробовать прокатиться за парусной яхтой на буксире.)

( ФОТОГРАФИЯ: ИЮЛЬ 2006. БОЛГАРИЯ, ЧЁРНОЕ МОРЕ )

Получаемую от ветряной машины дешевую механическую энергию мы решили использовать для привода теплового насоса, так как главное энергопотребление у нас в виде тепла. О сохранении и использовании энергии в домашнем хозяйстве - см. статью Для отопления дома и других домашних нужд не всегда потребна высокотемпературная тепловая энергия.

2006-2007, 2008 - дополнения

следующая статья:
Проблемы использования тепловой энергии воздуха, проблемы тепловых насосов или воздушных кондиционеров

 

постоянный интернет-адрес этой статьи
"Проблемы использования энергии ветра, проблемы ветротурбин"
http://camru.org/articles/wind_power_and_wind_turbines_problems.html

 

 
 
 
 

 
фотографии с комментариями на Envirociety.org
 
оглавление сайтаоглавление сайта
CAMru.org
 
 


 
 
| о CAMru.org | | единомышленникам | | созидательные (креативные) мнения и идеи | | cвя3b |
 
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 License.
CAMru.org, 2008