558 2

15. NOWE ŹRÓDŁA I TECHNOLOGIE WYTWARZANIA ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Po uwzględnieniu zależności (15.1)-h(15.3) teoretyczna moc śmigła

Ps = qAp =A^P- ^C-^~(cg - c?) [W]    (15.4)

Dla strugi powietrza o przekroju A i prędkości c₀ maksymalna jej moc (jeżeli we wzorze (15.4) c\ — 0) wyniesie

(15.5)

Pjmax = A ~Co [W]

Maksymalnie możliwa moc rozwijana przez koło wirnikowe o powierzchni A i prędkości wiatru c₀ obliczana ze wzoru (15.4) wymka z warunku

dla

A P fi 2,0

— = A-(3c\ + 2c₀c, dci 4

— Co) = O

(15.6)

(15.7)

Maksymalna moc turbiny teoretycznie możliwa do uzyskania

(dla a, -f )

wynosi

16 p

Pmm = 27^ 2 ^{C [w]} 16

(15.8)

gdzie ułamek — znany jest pod pojęciem współczynnika mocy Betza i oznacza,

16

że w kole wirnikowym można wykorzystać tylko — mocy strugi określonej

zależnością (15.5). Zatem w idealnym przypadku turbina wiatrowa może przekształ-

16

cić w energię mechaniczną tylko — (ok. 0,6) energii kinetycznej wiatru.

Podczas przetwarzania w warunkach rzeczywistych energii kinetycznej wiatru w pracę mechaniczną występują straty aerodynamiczne powodowane: tarciem powietrza o powierzchnię łopat, zawirowaniem strumienia powietrza za łopatami itp. Straty te uwzględniane są sprawnością aerodynamiczną śmigła r]_a, a współczynnik wykorzystania wiatru w warunkach rzeczywistych określony jest wzorem

C_P = ^rja    (15.9)

Na rysunku 15.14 podano na podstawie [15.25, 15.27, 15.28] charakterystyki współczynników C_p oraz współczynników momentów obrotowych C_M w funkcji wyróżników szybkobieżności X dla charakterystycznych turbin wiatrowych.

558