График зависимости мощности ВЭУ от скорости ветра.

Ветровая электростанция состоит из однотипных ветроэнергетических установок (ВЭУ). Длина лопасти ветроколеса . Скорость ветра . КПД ветродвигателя . Электрический КПД . Температура окружающего воздуха и атмосферное давление соответственно и .

Определить:

1. Мощность ветровой электростанции .

2. Построить график зависимости мощности ВЭУ от скорости ветра. Как изменится мощность при снижении температуры воздуха на 10 градусов?

3. Построить графики зависимостей частоты вращения двухлопастного и трехлопастного колеса в зависимости от скорости ветра.

Исходные данные:

Решение:

Рис.1. Принципиальная схема ветроэнергетической установки.

Мощность ветровой электростанции.

1) Определим массу воздуха, проходящую через ометаемую площадь (рис 2.), записав уравнение неразрывности:

,

где

Плотность выразим из уравнения Менделеева-Клапейрона:

Рис. 2.

Где R=8,314/29 – газовая постоянная

Т – температура в кельвинах

2) Мощность идеальной ветроэнергетической установки:

3) Мощность реальной ВЭУ:

4) Мощность ветровой электростанции:

График зависимости мощности ВЭУ от скорости ветра.

По вышеприведенному расчету произведем аналогичное вычисление мощности ВЭУ для диапазона скоростей ветра от 0 до 11 м/с при температуре -13 градусов. Повторим расчет для уменьшившейся на 10 градусов температуры окружающего воздуха.

Результаты вычислений значений мощности ВЭУ приведены в таблицах.

Таблица 1.

Таблица 2.

Анализируя результаты вычислений, можно отметить, что с понижением температуры окружающего воздуха мощность ВЭУ растет. Это определяется изменением плотности воздуха в сторону увеличения. Этот факт учитывается при выборе оптимального места расположения ВЭУ.

График 1. Зависимость мощности ВЭУ от скорости ветра.