Dr.Tóth László

Szélenergia

Dr.Tóth László

Dr.Tóth László Amerikai vízhúzó 1900

Dr.Tóth László Darrieus 1975

Dr.Tóth László Smith Putnam szélgenerátor 1941

Gedser Dán 200 kw - 1956 Németország 1980 Dr.Tóth László

Dr.Tóth László Magyarország 1978

Dr.Tóth László

Szélenergia trend Dr. Tóth László 30 db x 0,4 MW = 12 MW = 4 db x 3 MW ENERCON 7,0 MW

Dr.Tóth László

Dr. Tóth László

Dr.Tóth László

A globális impulzusmomentum mérleg (forrás: Bartholy 2006)

Az A keresztmetszeten, v sebességgel átáramló légtömeg tömegárama: m* = ρ A v [kg/s] Egy másodpercre vonatkozó mozgási energiája: ρ - a levegő sűrűsége [kg/m 3 ], A a vizsgált (pl. generátoroknál a rotor által súrolt) felület [m 2 ], v - a zavartalan szél sebessége [m/s].

A rotoron másodpercenként átáramló légtömeg A rotorfelületen átáramló közepes szélsebesség A szélből nyerhető teljesítmény

Helyettesítsük be a tömeget A zavartalanul átáramló levegő teljesítménye A kinyerhető és a szabad áramlásban rejlő teljesítmény viszonya A teljesítményviszony és a sebességviszony alakulása P/P 0 0,6 0,5 0,4 v 2 /v 1 = 1/3-nál éri el a maximumát 0,3 0,2 59%-a, vagy másként 16/27 0,1 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 v 2/v 1

SZÉLERŐMŰ ELMÉLETI TELJESÍTMÉNYE P max = a szélerőmű elméleti maximális villamos teljesítménye [W] A = a szélerőmű rotorjai által súrolt felület [m 2 ] ρ = a mindenkori levegő sűrűsége [kg/m 3 ] v = a levegő sebessége [m/s] 16/27 = a Betz féle maximum hatásfok tényező

A szélerőmű teljesítmény diagramja (P), valamint a teljesítménytényező (c p ) a szélsebesség függvényében, v N = szélsebesség névleges értéke, v Max = szélsebesség maximális értéke

Az átlagos teljesítmény a K F kihasználási tényező (értéke 0,16-0,45) bevezetésével P Gn = a névleges teljesítmény, az n számú tartományra osztott szélsebesség átlagértékek (v n ) alapján. η e = az aerodinamikus, a villamos és a mechanikus hatástényezők együttesen (kísérletekkel kerül meghatározásra a szélsebesség teljesítmény-, ill. a szélsebesség - teljesítménytényező diagramok alapján, amelyeket a gyártó szolgáltatja). A szélerőmű éves energiatermelése

A teljesítmény tényező a különféle konstrukcióknál λ = v k v

A teljesítmény és nyomaték tényező a két legelterjedtebb konstrukcióknál

ENERGETIKAI SZÉLMÉRÉS Különféle kialakítású kanalas anemométerek Az akusztikus szélmérő érzékelő teste

1- műszerdoboz, 2- adatrögzítő, 3- adattovábbító, 4- anemométer (kontrol), 5- anemométerek 30, 60 és 80 m magasságban, 6- szélirány érzékelő, 7 energiaforrás (napelem, PV), 8- jelzőfény, 9- páratartalom, 10- légnyomás

SODAR (SOnic Detection And Ranging) távérzékelési eszköz Magasság : 0-500m

v -a keresett szélsebesség (m/s), a h - magasságon (m) v g - az ismert szélsebesség (m/s), a h g - mérési magasságon (m) α kitevő értéke a felszín érdességétől függően a következőképpen alakul: Sík mező 0,12 Nyílt terep 0,16 Erdős síkság 0,28 Város alacsony épületekkel 0,35 Város magas házakkal 0,50

150 H = m v = N 100 50 H=1 H=2 H=3 v = m/s v = 2N v = 3N

A pillanatnyi szél leírható mint az átlagos szél és a változó komponens összege: v(t)=v+v (t) [m/s] Az átlagos szélsebesség, leírja a turbina számára elérhető energiamennyiséget. A kétparaméteres Weibull - eloszlás alkalmas a szélsebességek leírásához: k k 1 v [%] f ( v ) = Ahol v szélsebesség (m/s), c az átlagos szélsebesség. k alaktényező. K = 2, akkor az eloszlás Rayleigh, k = 1, akkor exponenciális. Észak-Európában k = 2. k c v c e c Dr. Tóth László

k alaktényező Gyakoriság % A 12 szélirány szerinti mérés átlaga Mérés C

A szélsebesség mérési eredmények összefüggése a szélben rejlő energiával (a) a generátorok teljesítménye, ill. hatásfoka (b) v N - névleges szélsebesség- ahol a teljesítmény maximuma adódik, (c) a szélsebesség gyakorisága h i gyakoriság, - átlagos szélsebesség, E energia tartalom (kwh), P- generátor teljesítmény (kw), η- hatásfok Dr. Tóth László

Dr. Tóth László A generátortól 10 m távolságban 105 db(a)

Hangnyomás (db) 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 0 200 400 600 800 1000 Távolság (m) 20 m/s 6 m/s 40 db 50 db A szélturbina hangnyomása a távolság függvényében két szélsebesség esetén

Dr.Tóth László