1 / 30

Osnove energije vetra in priporočila za postavitev malih vetrnih sistemov

Veter kot alternativni vir energije Darjan Gradišnik, Nenad Muškinja, Branimir Verhovnik Ates d.o.o., UM FERI, Elektro Maribor d.d. darjan.gradisnik@ates.si , nenad.muskinja@uni-mb.si , branimir.verhovnik@elektro-maribor.si ,.

gunda
Download Presentation

Osnove energije vetra in priporočila za postavitev malih vetrnih sistemov

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Veter kot alternativni vir energijeDarjan Gradišnik, Nenad Muškinja, Branimir VerhovnikAtes d.o.o., UM FERI, Elektro Maribor d.d.darjan.gradisnik@ates.si, nenad.muskinja@uni-mb.si, branimir.verhovnik@elektro-maribor.si,

  2. Osnove energije vetra in priporočila za postavitev malih vetrnih sistemov

  3. Veter je oblika sončne energije REFLEKSIRANO V VESOLJE 53,000 SONČNO SEVANJE 178,000 FOTOSINTEZA 100 ODBITA TOPLOTA 82,000 KINETIČNA ENERGIJA 350 TOPLOTA IZHLAPEVANJA 40,000 PLIMOVANJE 3 GEOTERMALNA TOPLOTA 30 ABSORBIRANO 120,000 • Veter je solarna energija, pretvorjena v kinetično. • Zemlja vsrka 120,000 terawatov (120·1015W) sončne energije. 0.3% se pretvori v veter. To je 26 krat energija, ki jo trenutno uporabljamo.

  4. Nekaj podatkov o vetru Pomembne informacije, ki jih je dobro vedeti..

  5. Zapis energije vetra: • Wk= 1/2mv2 • Wkvetra = 1/2pAv3t • p= gostota zraka • A = površina, ki jo pokrijejo krila • v = hitrost vetra • Moč = Wkvetra/čas

  6. Hitrost vetra in potencialna energija Energija vetra, ki jo lahko izkoristimo, izhaja iz enačbe ½ (zračni tlak) x 3.14 (pi) x (dolžina kraka)2 x (hitrost vetra)3 Moč v 1 m2pri hitrosti vetra 3 m/s:0.5 x 1.204 x 3.14 x 12 x 33 = 51 WMoč 1 m2pri hitrosti vetra 5 m/s 0.5 x 1.204 x 3.14 x 12 x 53 = 236 W Bodite pozorni na vetrnice, ki poudarjajo veliko moč pri majhnih hitrostih vetra – samo 51 W je pri 3 m/s !

  7. Hitrost vetra in potencialna energija Energija vetra, ki jo lahko izkoristimo, izhaja iz enačbe ½ (zračni tlak) x 3.14 (pi) x (dolžina kraka)2 x (hitrost vetra)3 Moč pri 1 m2pri hitrosti vetra 4 m/s:0.5 x 1.204 x 3.14 x 12 x 43 = 121 WMoč pri 1 m2hitrosti vetra 8 m/s0.5 x 1.204 x 3.14 x 12 x 83 = 968 W Ko se hitrost vetra podvoji, se potencialna energija poveča 8 krat!

  8. Površina rotacije in potencialna energija Kako površina vpliva na potencialno energijo? Primerjajmo 1 m krak z 1.5 m Moč pri 1 m pri hitrostivetra 5 m/s:0.5 x 1.204 x 3.14 x 12 x 53 = 236 WMoč pri 1.5 m pri hitrosti vetra 5 m/s0.5 x 1.204 x 3.14 x 1.52 x 53 = 532 W Večanje velikosti vetrnice je najboljša izbira za izboljšanje izkoristka pri malih hitrostihpod 30 m/s

  9. Betzovameja Največja energija, ki jo lahko pridobimo iz vetra je 59% ‘potencialne energije’ Večina komercialnih vetrnic ima 20-35% izkoristek Primerjava nekaj vetrnic (400,900,1000 in 3000W) Izk. Dejansko Betz. mejaTeoretično AIR X 31% 30 W 58 W 98 W H40 31% 80 W 154 W 260 W H80 28% 150 W 314 W 531 W 175 35% 420 W 706 W 1196 W

  10. Weibull-ovaporazdelitev Frekvence pihanja vetra From Hybrid Power Design Handbook, by C.D. Barley POVPREČNA HITROST VETRA (m/s) Vse 3 krivulje prikazujejo enako povprečno hitrost vetra, vendar se razlikujejo pouporabni energiji. K=2.5 prikazuje bolj konstanten veter. Vendar viharna področja s k=1.5 nudijo več energije zaradi večje frekvence vetra s hitrostjo > 10 m/s.

  11. Hrapavost glede na podlago

  12. Sprememba hitrosti vetra zaradi višine v = vo(h/ho) VIŠINAHITROST VETRA (m) (km/h) 13.5 30 12.9 20 12.2 10 10 0 površina Višina stebra je pomembna – vsakih 10 mvišine Pomeni dodatnih 25% Energije!

  13. Pomembne informacije o vetru, ki jih vsekakor morate poznati • Nadmorska višina • Višina stebra vetrnice • Povprečna hitrost vetra

  14. Nadmorska višina: gostota zraka z višino upada 1-150 meters 100% 150-300 meters 97% 300-600 meters 94% 600-900 meters 91% 900-1200 meters 88% 1200-1500 meters 85% 1500-1800 meters 82% 2100-2400 meters 79% 2400-2700 meters 73% 2700-3000 meters 70%

  15. Uporaba vetra – zelo enostavno

  16. Ovire toku vetra • Ovire povzročajo v zračnem toku turbulence . V turbulentnem področju se spreminjata tako hitrost kot smer.

  17. Vpliv ovir Dober položaj za vetrnico Področje zelo turbulentnega toka Prevladujoči veter Dober položaj za vetrnico 2H Turbulenca Turbulenca H Turbulenca 2H 20H Enakomeren višinski vetrni profil Zelo turbulentno 15H Turbulenca 10H 5H 2H Turbulenca

  18. Namestitev v okolici dreves Področje pod krivuljo je zelo turbulentno in neprimerno za namestitev vetrnice. Višino določa najvišje drevo. Nad krivuljo pa je področje laminarnega toka, idealnega za postavitev. Dober položaj za vetrnico Zavetrna stran Privetrna stran Dober položaj za vetrnico Turbulentno področje Dober položaj za vetrnico H Turbulentno področje Turbulentno področje Smer vetra 5H 10-15 H

  19. Trakovi za določanje turbulence Zmaj Miren tok Vrh ovire Prevladujoča smer vetra Turbulentni tok Z uporabo zmaja in dodatnih trakcev lahko ugotovimo omočje turbulence.

  20. Pospešitev preko grebena Maksimum pospešitve Hitrost vetra Možna velika turbulenca Vrh grebena 200% 120% 100% 50% Hitrost vetra

  21. Zračni tok na pobočjih = Turbulenca (A) (B) (C) (D)

  22. Doline med gorami Prevladujoč veter Področje pospeševanja vetra Pogorje Ravnina Ravnina (A) Pogorje Doline so lahko področja močnih vetrov, če so ti zbiti in pospešeni zaradi pogorij Področje velikih hitrosti Pogorje Ravnina Dolina (B) Pogorje Prevladujoč veter

  23. Faktor deformacije D = A/B + C/45 Prevladujoča smer vetra C B A

  24. Griggs-Putnamovindeks Prevladujoč veter 0 I II III IV V VI VII Brez deformacije Stopnja deformacije iglavcev je lahko uporabljena kot zelo groba ocena za povprečno letno hitrost vetra.

  25. Področja brez vegetacije

  26. Samostojni sistemi za oskrbo z električno energijo iz vetrnic • Najmanjši sistem, z vetrnico 400W in 400Ah akumulatorjev

  27. Sistem z vetrnico moči 1000W. Tak sistem omogoča dobro oskrbo manjše, varčne hiše. Potrebno je cca 600Ah akumulatorjev.

  28. Sistem z vetrnico moči 3000W. Tak sistem pa že omogoča oskrbo večih manjših ali energijsko potrošnega objekta. Potrebno je cca 1000Ah akumulatorjev.

  29. Povzetek • Poznavanje povprečne hitrosti vetra • Vetrne mape • Lokalne vremenske postaje • Lokalno letališče • Nosilni steber višine 9 m nad okolico brez porasta 100 m okoli • Ocena izgub

  30. Seveda ti majhni sistemi pomenijo le alternativo in sicer tam, kjer je moč vetra primerna. Takih krajev v Sloveniji ni veliko. Vendar lahko že sami opazite, da se klima menja in število vetrnih dni narašča… • So pa lahko upravičeni na oddaljenih lokacijah in tam, kjer ni drugih virov. • ..pred vami je, da se odločite in postanete ‘svoj’ proizvajalec električne energije iz vetra..

More Related