Rüzgar Türbini Verimi
Gönderilme zamanı: Pzr Eki 20, 2024 7:53 pm
Bir rüzgar türbininin verimliliği aşağıdaki formülle tanımlanabilir:
Verim=Elektriğe dönüştürülen enerji kwh/Rüzgarın kinetik enerjisi kwh
Bir rüzgar türbininin %100 verimli olması için rüzgarda mevcut olan tüm enerji elektriğe dönüştürülür. Başka bir deyişle, rüzgardaki tüm enerji dönüştürülür ve hava hareket etmeyi bırakır. Bu pratikte mümkün değildir çünkü bir rotor yalnızca rüzgar kanatların üzerinden geçerse döner. Bir rotor tüm hareket eden havayı durdurursa, türbin rüzgarın kinetik enerjisini elektrik enerjisine dönüştüremez.
Alman fizikçi Albert Betz, rüzgarın kinetik enerjisinin %59,3'ünden fazlasını bir rotoru döndüren mekanik enerjiye dönüştürebilen bir rüzgar türbini tasarlamanın imkansız olduğunu hesapladı. Betz Limiti olarak bilinen %59,3, gerçek dünya koşullarında (açık hava akışı) çalışan herhangi bir rüzgar türbini için teorik maksimum verimliliktir. Tipik çalışma rüzgar hızlarında, çoğu modern rüzgar türbini %25-45 verimlidir.
Betz Limiti yalnızca rüzgardaki kinetik enerjinin dönen kanatlardaki mekanik enerjiye dönüşümü için geçerlidir. Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren rüzgar türbinindeki jeneratör, toplam verimliliği daha da azaltır. Bu süreci anlamak için, bir rüzgar türbininin kanatlarının rüzgardaki mevcut gücün %50'sini mekanik enerjiye (dönme) dönüştürdüğünü düşünün. Daha sonra, jeneratör bu mekanik enerjinin %80'ini elektrik enerjisine dönüştürür. Bu nedenle, bu rüzgar türbininin genel verimliliği 0,5 × 0,8 = 0,4 veya %40 verimli olacaktır.
Bir rüzgar türbini için kanatlar tasarlarken, mühendisler rotorun verimliliğini çeşitli rüzgar hızlarında en üst düzeye çıkarmaya çalışırlar; bir rüzgar türbininin en yaygın olan düşük rüzgar hızlarında (4-8 m/s) oldukça verimli olması gerekir, ancak aynı zamanda aşırı rüzgar hızlarında (>25 m/s) da performans göstermesi ve hayatta kalması gerekir! Zamanla, mühendisler en iyi sonucu vereni bulmak için birçok farklı şekil, tasarım, malzeme ve bıçak sayısıyla deneyler yaptılar. Bu deneyde, verimliliği en üst düzeye çıkarmak için farklı bıçak tasarımlarıyla deneyler yapacaksınız.
Verim=Elektriğe dönüştürülen enerji kwh/Rüzgarın kinetik enerjisi kwh
| Türbin Çeşidi | Verimi |
|---|---|
| Yatay 3 Kanatlı Türbinler | %50 |
| Dikey Darrieus Türbinler | %35 |
| Savonius Tipi Dikey Türbinler | %20 |
| Yatay iki kanatlı türbinler | %38 |
Alman fizikçi Albert Betz, rüzgarın kinetik enerjisinin %59,3'ünden fazlasını bir rotoru döndüren mekanik enerjiye dönüştürebilen bir rüzgar türbini tasarlamanın imkansız olduğunu hesapladı. Betz Limiti olarak bilinen %59,3, gerçek dünya koşullarında (açık hava akışı) çalışan herhangi bir rüzgar türbini için teorik maksimum verimliliktir. Tipik çalışma rüzgar hızlarında, çoğu modern rüzgar türbini %25-45 verimlidir.
Betz Limiti yalnızca rüzgardaki kinetik enerjinin dönen kanatlardaki mekanik enerjiye dönüşümü için geçerlidir. Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren rüzgar türbinindeki jeneratör, toplam verimliliği daha da azaltır. Bu süreci anlamak için, bir rüzgar türbininin kanatlarının rüzgardaki mevcut gücün %50'sini mekanik enerjiye (dönme) dönüştürdüğünü düşünün. Daha sonra, jeneratör bu mekanik enerjinin %80'ini elektrik enerjisine dönüştürür. Bu nedenle, bu rüzgar türbininin genel verimliliği 0,5 × 0,8 = 0,4 veya %40 verimli olacaktır.
Bir rüzgar türbini için kanatlar tasarlarken, mühendisler rotorun verimliliğini çeşitli rüzgar hızlarında en üst düzeye çıkarmaya çalışırlar; bir rüzgar türbininin en yaygın olan düşük rüzgar hızlarında (4-8 m/s) oldukça verimli olması gerekir, ancak aynı zamanda aşırı rüzgar hızlarında (>25 m/s) da performans göstermesi ve hayatta kalması gerekir! Zamanla, mühendisler en iyi sonucu vereni bulmak için birçok farklı şekil, tasarım, malzeme ve bıçak sayısıyla deneyler yaptılar. Bu deneyde, verimliliği en üst düzeye çıkarmak için farklı bıçak tasarımlarıyla deneyler yapacaksınız.