Megújuló energiaforrások BMEGEENAEK Kaszás Csilla

Átírás

1 Megújuló energiaforrások BMEGEENAEK Kaszás Csilla

2 Előadás vázlata A szél sajátosságai Szélenergia-hasznosítás elmélete Szélenergia-hasznosítás története Szélenergia-hasznosító berendezések alaptípusai

3 Mi a szél? (!) Légtömegek felszínnel párhuzamos mozgása Teljesítménye: Adott felületen (A) áthaladó légtömeg teljesítménye:

4 Szél eredete Napsugárzás Különböző felületek Egyenlőtlen felmelegedés Sűrűségkülönbség Nyomáskülönbség Levegő áramlása Egyéb hatások: Coriolis erő Gravitáció, felhajtó-erő

5 Globális szélrendszerek

6 Helyi szelek Parti szél Hegy-völgyi szél

7 Magyarország szélviszonyai Kárpát-medence É-K-i szélcsatorna É-Ny-i szélcsatorna

8 Magyarország széltérképe OMSZ

9 Európa széltérképe

10 Szélsebesség jellemzői A szél sebességének nagysága és iránya térben és időben változik -> mérés Jellemzők leírására: Magasságtól való függés -> szélprofil Időtől való függés -> szélsebesség gyakorisági eloszlása Irány -> szélrózsa

11 Szélsebesség mérése Kanalas anemométer Kellő magasságban Minél hosszabb távon (min 1 év) Rögzítendő: Szélsebesség Szélirány (általában 10 perces átlag adatok)

12 Érdesség hatása Érdességi hossz: terepszinttől mért, ahol a szélsebesség elméletileg zérus. 0,0002 és 1,6 méter között lehet. Érdességi osztályok: 0 vizek felszínei 0,5 nyílt terep finom felszínnel (aszfalt, legelő) 1 mg-i terület kerítések és fasorok nélkül 1,5 mg-i terület ritka, max. 8 m magas fasorokkal 2 mg-i terület sűrűbb mezővédő fasorokkal 2,5 mg-i terület sok épülettel és tereptárggyal 3 falvak, kisvárosok vagy hegyi mg-i területek 3,5 nagyvárosok sűrű magas épületekkel 4 metropoliszok felhőkarcolókkal

13 Szélprofil (!) Szélprofil-formula: v = v ref ln(z/z 0 ) / ln(z ref /z 0 ) ahol: v v ref z 0 sebesség a felszíntől z magasságban ismert viszonyítási sebesség z ref magasságban érdességi hossz adott szélirányban Hellmann képlet: v ref /v = (z ref /z) α ahol: α Hellmann-féle szélprofil kitevő értéke 0,1-0,8

14 Hellmann kitevő MOV_R H1 Szélerőmű Kft.

15 Hellmann kitevő hatása a szélprofilra

16 Szélsebesség-gyakoriság Weibull eloszlással közelíthető (!) (az egyenletet nem kell tudni) k: alaktényező λ: skálatényező Ha k=2 Rayleigh eloszlás

17 Jellemző adatok (Mo-i viszonylatban kedvező telephely) Rayleigh eloszlás átlagos sebesség 7 m/s medián 6,6 m/s (terület fele, tehát az időtartam fele) módusz 5,5 m/s (a leggyakoribb sebesség)

18 Szélsebesség gyakorisága Energiatartalom

19 Szélrózsa MOV-R H1

20 Betz-törvény (!) Szél mozgási energiájának mekkora része hasznosítható maximálisan? A mozgási energia kinyerésével a szél sebessége csökken.

21 Betz-törvény (!) Hasznosítható teljesítmény: szél teljesítménye a berendezés előtt - berendezés után )/2 Egy szélturbina maximális hatásfoka 16/27

22 Szélenergia-hasznosítás történelme Többezer éves múlt: hajózás, szélmalmok Perzsiában Európában a XIX. században tetőzött (Hollandia, Németország, Dánia, Anglia) XX. század eleje USA XX. század közepétől elkezdődik a modern szélturbinák fejlődése 1973 olajválság Németország K+F

23 Kezdetek

24 XIX. Század (holland típusú)

25 Amerikai többlapátos

26 Modern szélturbinák Enercon 7,5 MW éve

27 A jövő?

28 Szélturbina-típusok csoportosítása Tengely szerint Vízszintes tengelyű Függőleges tengelyű

29 Savonius

30 Darrieus

31 Szélturbina-típusok csoportosítása Gyorsjárási tényező szerint Lassújárású gyorsjárású

32 Gyorsjárási tényező Gyorsjárási tényező (tsr) u v R 0 v 0 Teljesítménytényező u: lapát kerületi sebessége v 0 : szélsebesség a turbina előtt >3 gyorsjárású <3 lassújárású

33 Különböző szélturbina-típusok teljesítménytényezője a gyorsjárási tényező függvényében (!)

34 Szélturbina-típusok csoportosítása Lapátok száma szerint Egylapátos Kétlapátos Háromlapátos Négylapátos Többlapátos

35 Egylapátos turbinák

36 Kétlapátos turbinák

37 Szélturbina-típusok csoportosítása Turbinát hajtó erő szerint Alaki ellenállást hasznosító (Savonius) Felhajtóerőt hasznosító

38 Felhajtóerő

39 Jövő héten: modern szélturbinák felépítése, működése, üzemeltetése