Năng lượng gió - Lý thuyết cơ bản
Để hiểu năng lượng gió, chúng tôi đăng ký lý thuyết bảo toàn khối lượng và bảo toàn năng lượng. Một ống dẫn dưới đây được giả định là đại diện cho gió chảy vào và ra khỏi các cánh của tuabin.
Vận tốc V a được giả thiết là trung bình của V 1 và V 2 . Động năng ở miệng ống được cho bởi -
KE = 1/2 mV 2
KE của năng lượng đã thay đổi = 1/2 mV 1 2 - 1/2 mV 2 2
1/2 m (V 1 2 - V 2 2 )
Vì m = pAV a nên KE thay đổi, Pk = 1/2 pAV a (V 1 2 - V 2 2 )
Khi đơn giản hóa hơn nữa, năng lượng gió ước tính được đưa ra là:
KE, pk = 0,5925 * 1 / 2pAV 1 3
Lý thuyết phần tử lưỡi
Lý thuyết phần tử cánh giả định rằng dòng chảy tại một phần nhất định của cánh tuabin gió không ảnh hưởng đến các bộ phận lân cận. Phần nhỏ này trên phiến được gọi là hình khuyên. Động lượng được tính cho mỗiannulus. Tất cả các giá trị kết quả sau đó được tổng hợp để đại diện cho lưỡi và do đó toàn bộ cánh quạt.
Trên mỗi vòng tròn, một vận tốc phân bố đều được cho là đã được tạo ra.
Đối sánh động
Mô hình dòng chảy năng động đã được kết hợp để cải thiện ước tính của Lý thuyết Blade Element và Momentum. Động lực cơ bản trong khái niệm lý thuyết dòng chảy giúp ước tính ảnh hưởng của nhiễu loạn phiến. Khu vực quét được cung cấp một trạng thái động để giúp tính vận tốc trung bình ước tính.
Lý thuyết BEM chỉ đưa ra các ước tính ở mức gió ổn định nhưng rõ ràng là phải xảy ra sóng gió. Tuy nhiên, điều này được tính bằng mô hình dòng vốn động cơ bản để cung cấp một ước tính thực tế hơn.
Năng lượng gió được tạo ra, đặc biệt là ở kiểu trục ngang, được biết đến là sản phẩm của tốc độ mũi, tổng số cánh quạt được sử dụng và tỷ lệ lực nâng / lực kéo của mặt bên có cánh quạt. Việc điều chỉnh lại trạng thái cân bằng ổn định mới được giải thích rõ ràng bởiDynamic Inflow Method (DIM).
Phương pháp dòng vào động
DIM còn được gọi là lý thuyết đánh thức động và dựa trên dòng cảm ứng, thường không ổn định. Nó tính toán phương thẳng đứng của dòng vào rôto có tính đến ảnh hưởng của nó đối với dòng động lực.
Điều này chỉ đơn giản là xem xét hiệu ứng đánh thức hoặc chỉ đơn giản là vận tốc của không khí thẳng hàng với các cánh quạt gây ra bởi sự quay của các cánh quạt. Tuy nhiên, nó giả định vận tốc tiếp tuyến là ổn định. Điều này được gọi làWake effect và lực cản của nó làm giảm hiệu suất của tuabin gió.
Sản xuất điện
Động năng trong gió được các tuabin gió chuyển thành điện năng. Họ sử dụng khái niệm cổ xưa được sử dụng trong cối xay gió mặc dù với công nghệ vốn có, chẳng hạn như cảm biến, để phát hiện hướng gió. Một số tuabin gió có hệ thống phanh để dừng trong trường hợp gió mạnh để bảo vệ cánh quạt và cánh quạt khỏi bị hư hại.
Có bánh răng nối với trục rôto để tăng tốc các cánh quạt đến tốc độ phù hợp với máy phát điện. Bên trong máy phát điện xảy ra hiện tượng cảm ứng điện từ (phương thức chuyển đổi cơ bản từ cơ năng thành điện năng). Trục quay một nam châm hình trụ chống lại một cuộn dây dẫn điện.
Tất cả điện năng từ các tuabin trong một trạm phong điện được hòa vào hệ thống lưới điện và chuyển thành điện áp cao. Đây thực chất là kỹ thuật truyền tải điện thông thường trong hệ thống lưới điện.
Các lưỡi cắt có bề mặt lớn là cần thiết mặc dù điều này phải được xác định bởi tiếng ồn phát ra từ các lưỡi rộng. Một trang trại gió có thể có tới 100 máy phát điện, điều này sẽ gây ra nhiều tiếng ồn hơn.