風力エネルギー-基本理論

風力エネルギーを理解するために、質量保存の法則とエネルギー保存の法則に同意します。以下に示すダクトは、タービンのブレードに出入りする風を表すと想定されています。

速度V AはVの平均であると仮定されている1及びV 2。管の口の運動エネルギーは次の式で与えられます。

KE = 1/2 mV 2

変化したエネルギーのKE = 1/2 mV 1 2-1 / 2 mV 2 2

1/2 m(V 1 2 -V 2 2

m = pAV a、次にKEが変化するため、Pk = 1/2 pAV a(V 1 2 -V 2 2

さらに単純化すると、推定される風力エネルギーは次のようになります。

KE、pk = 0.5925 * 1 / 2pAV 1 3

ブレード要素理論

ブレード要素理論は、風力タービンブレードの特定の部分での流れが隣接する部分に影響を与えないと想定しています。ブレード上のこの細分化は、環と呼ばれます。運動量はそれぞれについて計算されますannulus。次に、結果のすべての値を合計して、ブレード、つまりプロペラ全体を表します。

各環では、均等に分布した速度が誘導されたと想定されます。

動的マッチング

動的流入モデルは、ブレード要素と運動量理論による推定を改善するために組み込まれました。フロー理論の基本的なダイナミクスの概念は、ブレードの乱流の影響を推定するのに役立ちます。掃引領域には、推定平均速度の導出に役立つ動的状態が与えられます。

BEM理論は、定常風でのみ推定値を示しますが、乱気流が発生しなければならないことは明らかです。ただし、これは、より現実的な見積もりを提供するための基本的な動的流入モデルによって説明されます。

特に水平軸タイプで生成される風力エネルギーは、先端速度、使用されるブレードの総数、および翼のある側の揚力対抗力比の積であることが知られています。新しい定常平衡状態への再調整は、Dynamic Inflow Method (DIM)

動的流入法

DIMは動的伴流理論としても知られており、通常は定常ではない誘導流に基づいています。動的な流れへの影響を考慮して、ローターに垂直な流入を計算します。

これは、後流効果、またはブレードの回転によって引き起こされるローターと垂直に整列した空気の速度を単に考慮に入れています。ただし、接線速度は一定であると想定しています。これは、Wake effect そしてその抗力は風力タービンの効率を低下させます。

発電

風の運動エネルギーは、風力タービンによって電気に変換されます。それらは、風向を検出するために、センサーなどの固有の技術を備えていますが、風車で使用されている古代の概念を使用しています。一部の風力タービンには、強風の場合に停止するブレーキシステムがあり、ローターとブレードを損傷から保護します。

発電機に適した速度にブレードを加速するためにローターシャフトに接続されたギアがあります。発電機の内部では、電磁誘導(機械的エネルギーから電気への変換の基本的な方法)が発生します。シャフトは、電線コイルに対して円筒形の磁石を回転させます。

風力発電所のタービンからのすべての電気はグリッドシステムに同化され、高電圧に変換されます。これは実際には、グリッドシステムで送電する従来の手法です。

大きな表面先端のブレードが必要ですが、これは幅の広いブレードから生じるノイズによって決定する必要があります。風力発電所には最大100台の発電機があり、騒音が大きくなる可能性があります。