Rüzgar Enerjisi - Temel Teori
Rüzgar enerjisini anlamak için, kütlenin korunumu ve enerjinin korunumu teorisine katılıyoruz. Aşağıda gösterilen bir kanalın türbin kanatlarının içine ve dışına akan rüzgarı temsil ettiği varsayılmaktadır.
V a hızının , V 1 ve V 2'nin ortalaması olduğu varsayılır . Tüpün ağzındaki kinetik enerji şu şekilde verilir -
KE = 1/2 mV 2
KE enerji değişti = 1/2 mV 1 2 - 1/2 mV 2 2
1/2 m (V 1 2 - V 2 2 )
M = pAV a olduğundan KE değişimi, Pk = 1/2 pAV a (V 1 2 - V 2 2 )
Daha fazla basitleştirmede, tahmini rüzgar enerjisi şu şekilde verilir:
KE, pk = 0,5925 * 1 / 2pAV 1 3
Bıçak Elemanı Teorisi
Kanat elemanı teorisi, rüzgar türbini kanadının belirli bir kısmındaki akışın bitişik kısımları etkilemediğini varsayar. Bıçak üzerindeki bu alt bölüme annulus denir. Momentum her biri için hesaplanırannulus. Ortaya çıkan tüm değerler daha sonra kanadı ve dolayısıyla tüm pervaneyi temsil edecek şekilde toplanır.
Her halka üzerinde, eşit olarak dağıtılmış bir hızın indüklendiği varsayılır.
Dinamik Eşleştirme
Dinamik akış modeli, Blade Element ve Momentum teorisinin tahminlerini iyileştirmek için dahil edildi. Akış teorisi konseptindeki temel dinamik, kanat türbülansının etkisinin tahmin edilmesine yardımcı olur. Taranan alana, ortalama hızın tahmin edilmesine yardımcı olmak için dinamik bir durum verilir.
BEM teorisi yalnızca sabit rüzgarda tahminler verir, ancak türbülansların meydana gelmesi gerektiği açıktır. Ancak, daha gerçekçi bir tahmin sağlamak için bu, temel dinamik giriş modeli ile açıklanır.
Özellikle yatay eksen tipinde üretilen rüzgar enerjisi, uç hızının, kullanılan toplam kanat sayısının ve kanatlı tarafın kaldırma-sürükleme oranının bir ürünü olarak bilinmektedir. Yeni bir sabit denge durumuna yeniden ayarlama,Dynamic Inflow Method (DIM).
Dinamik Giriş Yöntemi
DIM, dinamik uyanma teorisi olarak da bilinir ve normalde sabit olmayan indüklenen akışa dayanır. Dinamik akış üzerindeki etkisini dikkate alarak rotora dikey olan girişi hesaplar.
Bu basitçe uyanma etkisini veya kanatların dönmesinin neden olduğu rotorlarla dikey olarak hizalanmış havanın hızını dikkate alır. Ancak teğet hızın sabit olduğunu varsayar. Bu,Wake effect ve sürüklemesi rüzgar türbininin verimliliğini düşürür.
Elektrik Üretimi
Rüzgardaki kinetik enerji, rüzgar türbinleri tarafından elektriğe dönüştürülür. Rüzgar yönünü tespit etmek için sensörler gibi doğal teknolojilerle birlikte yel değirmenlerinde kullanılan eski konsepti kullanıyorlar. Bazı rüzgar türbinleri, rotoru ve kanatları hasardan korumak için kuvvetli rüzgar durumunda duracak fren sistemine sahiptir.
Kanatları jeneratöre uygun bir hıza çıkarmak için rotor miline bağlı dişliler bulunmaktadır. Jeneratörün içinde elektromanyetik indüksiyon (mekanik enerjiden elektriğe dönüşümün temel yöntemi) gerçekleşir. Şaft, silindirik bir mıknatısı bir elektrik tel bobine karşı döndürür.
Bir rüzgar santralindeki türbinlerden gelen tüm elektrik, bir şebeke sistemine asimile edilir ve yüksek gerilime dönüştürülür. Bu aslında şebeke sistemindeki geleneksel elektrik iletme tekniğidir.
Geniş kanatlı kanatlara ihtiyaç duyulsa da bu, geniş kanatlardan kaynaklanan gürültü ile belirlenmelidir. Bir rüzgar çiftliğinde 100'e kadar jeneratör bulunabilir ve bu da daha fazla gürültüye neden olur.