561 2

15.3. ENERGETYKA WIATROWA

z dyszą zapewnia dobre wykorzystanie energii wiatru o mniejszych prędkościach. Przyjęte na rysunku 15.15 gęstości mocy przeliczone na moc elektryczną elektrowni wiatrowej 500 W/m² (charakterystyki 3' i 4') dla prędkości wiatru c < 13 m/s są trudne do osiągnięcia.

Uwzględniając we wzorze (15.10) powierzchnię A = u A²/4 koła zakreślonego przez łopaty wirnika o średnicy D oraz gęstość powietrza p = 1,2 kg/m³, otrzymuje się zależność przybliżoną

P » CD²cl [W]    (15.13)

(15.13 a)

C =

gdzie parametr C« 0,11 — 0,22 (0,23) kg/m³ wyznaczono ze wzoru P

D²d dla znamionowych danych analizowanych elektrowni wiatrowych. Wartość parametru C dla przykładowych 37 różnej mocy elektrowni podano na rysunku 15.16. Dla wcześniejszych wykonań małych przekładniowych turbin wiatrowych wartość parametru C < 0,1.

Elektrownie malej mocy    Elektrownie dużej mocy

(przydomowe)    (bezprzekladniowe)

I-•-1-•--• •• • • W •-•• I • • MMI-• •-1

0,04    0,06    0,08    0,1    0,12    0,14    0,16    0,18    0,2    0,22

Rys. 15.16. Wartości parametru C [kg/m³] wyznaczonego z (15.13a) dla analizowanych elektrowni wiatrowych (37 obiektów)

Podstawowym wzorem dla elektrowni wiatrowej jest wzór (15.10), który po uwzględnieniu zależności współczynnika C_p od A i kąta ustawienia łopaty cp (kąta natarcia a) - rysunek 15.17, przyjmuje postać

Pe =^l-C_p(l, ę)pAclrj_em [W]    (15.14)

natomiast wzór (15.13) możemy traktować jako zależność przybliżoną.

15.3.4. Zasada działania turbiny wiatrowej

Przekształcenie energii kinetycznej wiatru w energię mechaniczną związane jest z siłą nośną generowaną na łopacie wirnika w wyniku opływu łopaty przez strugę powietrza (rys. 15.17). Opływ strugi powietrza występujący na powierzchniach łopaty jest niesymetryczny (rys. 15.19a). Na powierzchni łopaty mającej większą wypukłość powstaje podciśnienie (dłuższa droga przepływu strugi, a zatem jej

561