Мощность ветроэлектрической установки

Ветроустановки в силу конструктивных особенностей не полностью используют потенциальную энергию ветра. Часть энергии теряется за счет инерции покоя ветроколеса, часть – за счет режима регулирования и часть – за счет вывода ветроколеса из-под ветра. На рис.2.8 показана зависимость мощности, развиваемой ветроустановкой, от скорости ветра.

Рис.2.8. Зависимость мощности ветроустановки от скорости ветра

Утилизируемая энергия ветра зависит от трех основных параметров, называемых базовыми скоростями ветра. Первый параметр – минимальная скорость ветра (v_min), при которой ветроколесо начинает вращаться. Второй – расчетная скорость (v_p), при которой ветроустановка выходит на расчетный режим и развивает номинальную мощность. Третий – максимальная скорость ветра (v_max), скорость выше максимальной становится критической для ветроустановки.

В диапазоне скоростей от минимальной до рабочей ветроустановка развивает тем большую мощность, чем больше скорость ветра. При скорости ветра v³v_р с помощью специального регулировочного устройства автоматически устанавливается постоянный режим вращения ветроколеса и вырабатываемой мощности. Если v³v_max, ветровой напор на ветроустановку становится критическим и по условию механической прочности происходит ее отключение.

Мощность, вырабатываемая ветроустановкой, отличается от мощности, развиваемой ветроколесом, на величину потерь при преобразовании утилизируемой энергии ветра в полезную:

, кВт

(2.24)

или с единицы ометаемой площади ветроустановки:

, кВт/м2 ,

(2.25)

где _п – коэффициент полезного действия ВЭУ, учитывающий потери при передаче мощности от вала ветроколеса до рабочей машины.

Для ветроэлектрической установки

_п = _р· _г,

где h_р, h_г – КПД редуктора и генератора соответственно.

Для наиболее совершенных конструкций двух- и трехлопастных ВЭУ можно принять x= 0,4, суммарный КПД h_п = 0,8.

Для стандартных условий по давлению и температуре воздуха мощность, которую способна вырабатывать ВЭУ в зависимости от расчетной скорости ветра и диаметра ветроколеса, приведена на рис.2.9. Полученные результаты приводятся с округлением (табл.2.2). Анализ данных показывает, что для маломощной ВЭУ мощностью до 10 кВт при v_p= 8 м/c требуется ветроколесо диаметром не менее 12 м, мощностью 100 кВт – 25 м.

Рис.2.9. Зависимость мощности ВЭУ от диаметра ветроколеса
при скорости ветра 6 м/c (1); 8 м/с (2); 10 м/с (3)

Таблица 2.2