Πόση ισχύς παράγει μια ανεμογεννήτρια;

Οι ανεμογεννήτριες είναι ικανές να περιστρέφουν τα πτερύγια τους σε πλαγιές λόφων, στον ωκεανό, δίπλα σε εργοστάσια και πάνω από σπίτια. Η ιδέα να αφήσετε τη φύση να παρέχει δωρεάν ρεύμα στο σπίτι σας μπορεί να φαίνεται ελκυστική, αλλά είναι σημαντικό να μάθετε πώς να υπολογίζετε την ισχύ της ανεμογεννήτριας πριν την αγοράσετε -- και ιδιαίτερα σημαντικό να κατανοήσετε τη διαφορά μεταξύ της ονομαστικής χωρητικότητας του μηχανήματος και της πραγματικής απόδοσης μπορεί να περιμένει από αυτό. Ελέγξτε τους αιολικούς χάρτες που παρέχονται από το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας για να μάθετε εάν η ταχύτητα του ανέμου και η διαθεσιμότητα στην περιοχή σας καθιστούν την αιολική ενέργεια μια καλή επιλογή για το σπίτι σας.

Ταχύτητα ανέμου

Οι περισσότερες ανεμογεννήτριες αποτελούνται από πτερύγια τοποθετημένα σε ρότορα που μοιάζουν με έλικες αεροπλάνου. Όταν φυσά αέρας μέσα από αυτά, αναγκάζουν τον ρότορα να περιστρέφει έναν άξονα που τροφοδοτεί μια ηλεκτρική γεννήτρια. Οι περισσότερες τουρμπίνες κλείνουν αυτόματα όταν οι ταχύτητες του ανέμου φτάσουν περίπου τα 88,5 χιλιόμετρα την ώρα (55 μίλια την ώρα) για την αποφυγή μηχανικής βλάβης. Αυτό μειώνει την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας όταν πνέουν ισχυροί άνεμοι και οι άνθρωποι χρειάζονται συνεχή ενέργεια από τον άνεμο. Επίσης, δεν παράγουν ηλεκτρισμό εάν ο άνεμος φυσάει πολύ αργά. Εάν η ταχύτητα του ανέμου μειωθεί κατά το ήμισυ, η παραγωγή ισχύος μειώνεται κατά οκτώ. Ο χρόνος κατά τον οποίο οι συνθήκες ανέμου είναι βέλτιστες σε μια δεδομένη περιοχή καθορίζει τη διαθεσιμότητα της ανεμογεννήτριας. Οι τουρμπίνες που βρίσκονται σε υψηλότερες τοποθεσίες δέχονται περισσότερο άνεμο, πράγμα που μεταφράζεται σε μεγαλύτερη απόδοση. Κάθε ένα έχει εύρος ταχύτητας ανέμου — μεταξύ 30 και 50 μιλίων την ώρα — στο οποίο λειτουργεί βέλτιστα.

Βαθμολογία αποτελεσματικότητας

Οι σύγχρονες ανεμογεννήτριες χρησιμοποιούν μια ποικιλία σχεδίων που προορίζονται να τους βοηθήσουν να συλλάβουν τον άνεμο πιο αποτελεσματικά. Η απόδοση είναι μια σημαντική τιμή που πρέπει να γνωρίζετε κατά την αξιολόγηση μιας ανεμογεννήτριας. Σε έναν ιδανικό κόσμο, μια τουρμπίνα θα μετέτρεπε το 100% του ανέμου που διέρχεται από τα πτερύγια σε ισχύ. Λόγω παραγόντων όπως η τριβή, αυτά τα μηχανήματα έχουν μόνο βαθμολογίες απόδοσης μεταξύ 30 τοις εκατό και 50 τοις εκατό της ονομαστικής ισχύος εξόδου. Η ισχύς εξόδου υπολογίζεται ως εξής:

\text{power}=\frac{\text{air density}\times \text{swept area of ​​blades}\times \text{wind speed}^3}{2}

Η περιοχή είναι σε μέτρα στο τετράγωνο, η πυκνότητα του αέρα είναι σε κιλά ανά κυβικό μέτρο και η ταχύτητα του ανέμου σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο.

Κρίσιμες διακρίσεις

Ακριβώς επειδή μια ανεμογεννήτρια έχει ικανότητα ισχύος 1,5 μεγαβάτ, αυτό δεν σημαίνει ότι θα παράγει τόση ισχύ στην πράξη. Οι ανεμογεννήτριες παράγουν συνήθως πολύ μικρότερη από την ονομαστική χωρητικότητα, η οποία είναι η μέγιστη ποσότητα ισχύος που θα μπορούσε να παράγει εάν λειτουργούσε συνεχώς. Για παράδειγμα, μια ανεμογεννήτρια 1,5 μεγαβάτ με συντελεστή απόδοσης 33 τοις εκατό μπορεί να παράγει μόνο μισό μεγαβάτ σε ένα χρόνο — λιγότερο εάν ο άνεμος δεν φυσάει αξιόπιστα. Οι ανεμογεννήτριες βιομηχανικής κλίμακας έχουν συνήθως ονομασίες χωρητικότητας 2 έως 3 μεγαβάτ. Ωστόσο, η ποσότητα της πραγματικής παραγόμενης ενέργειας μειώνεται από την απόδοση και τη διαθεσιμότητα ανέμου — το ποσοστό του χρόνου που μια μονάδα έχει αρκετό άνεμο για να κινηθεί.

Συμβουλές για αγορές ανεμογεννητριών

Εάν γνωρίζετε τη χωρητικότητα και τους παράγοντες απόδοσης μιας μονάδας, μπορείτε να υπολογίσετε την εκτιμώμενη ετήσια παραγωγή της χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

365\frac{\text{days}}{\text{year}}\times 24\frac{\text{hours}}{\text{days}}\times \text{μέγιστη χωρητικότητα}\times \text{χωρητικότητα παράγοντας}=\text{κιλοβατώρες ανά έτος}

Για παράδειγμα, ένας στρόβιλος με ονομαστική χωρητικότητα 1,5 μεγαβάτ και συντελεστή απόδοσης 25 τοις εκατό αναμένεται να παράγει ως εξής:

365 \ φορές 24 \ φορές 1500 \ φορές 0,25 =3.285.000\text{ κιλοβατώρες ανά έτος}

Αυτός ο υπολογισμός προϋποθέτει τη διαθεσιμότητα ανέμου 24 ώρες την ημέρα όλο το χρόνο. Στην πρακτική εφαρμογή, αυτό δεν συμβαίνει. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τους χάρτες ανέμου NREL για να προσαρμόσετε τα χρονικά μεγέθη σας για πιο ακριβή αριθμό συγκεκριμένης τοποθεσίας.