Вятърни турбини, Вятърни турбини, Вятърни ферми
Вятърните турбини са вид енергийно оборудване, което набира популярност. Целта на вятърния генератор е да преобразува кинетичната енергия на въздушен поток, наречен вятър, в електрическа енергия. В допълнение към вятърните генератори, вятърните турбини, служещи за директно задвижване на помпи, така наречените вятърни помпи, са все още доста разпространени. Енергията, генерирана от вятърна турбина, може да бъде изчислена по следната формула:
P = 0,5 * rho * S * Cp * V3 * Ng * Nb
където P е мощността, W; rho е плътността на въздуха (приблизително 1,225 kg/m3); S е площта на хвърлянето на ротора; V - скорост на вятъра, m/s; Ср - аеродинамичен коефициент (теоретично 0,5); Ng - ефективност на генератора; Nb - ефективност на скоростната кутия (ако има такава).
Всички компоненти на тази формула за конкретен вятърен генератор, с изключение на скоростта на вятъра, са константи (плътността на въздуха, разбира се, зависи от температурата, но нейните промени могат да бъдат пренебрегнати като малки). Следователно можем да кажем, че мощността, генерирана от вятърния генератор, е пропорционална на куба на скоростта на вятъра.
Това означава, че мощността на вятърния генератор при слаби ветрове (дори и да се върти) е много малка. Но с увеличаването на вятъра се наблюдава рязко увеличаване на мощността. И тъй като на практика вятърът духа с постоянна скорост и посока само в аеродинамичен тунел, ясно е, че мощността, генерирана от вятърен генератор, е постоянно променящо се количество във времето. Следователно, всяка енергийна система, използваща вятърен генератор като енергиен източник, трябва да има стабилизираща връзка.
В малките автономни системи ролята на такава връзка обикновено се играе от батерията. Ако мощността на вятърния генератор е по-голяма от мощността на товара, батерията се зарежда. Ако мощността на товара е по-висока, батерията се разрежда. Това предполага следната важна характеристика на вятърния генератор като източник на енергия: ако повечето от другите източници са избрани според върховата мощност на натоварване, вятърните генератори трябва да бъдат избрани въз основа на количеството консумирана електроенергия на месец (или на година, както ти харесваш).
Нека илюстрираме това с пример. На морския бряг, където средната скорост на вятъра се доближава до 6 m/s, има къща, в която семейство от три души идва за уикенда. Електрическото оборудване също се включва само през почивните дни. Ежедневната консумация достига 15 kWh, докато пиковото натоварване е до 3 kW. Следователно месечният разход на енергия е равен на 120 kWh. Със средна годишна скорост на вятъра 6 m/s, малък 700-W генератор на вятър може да осигури месечна мощност от 120 kWh. Освен това ще е необходима батерия с голям капацитет за съхранение на енергия в продължение на 5 дни, а инвертор 3kW (който преобразува постояннотоковото напрежение на батерията в променливо напрежение) е необходим, за да отговори на пиковите натоварвания.
