Détermination de la puissance de l'éolienne. Schéma, description

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Détermination de la puissance de l'éolienne. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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L'éolienne a pour but de convertir l'énergie cinétique du flux d'air, appelée vent, en énergie électrique. En plus des éoliennes, les éoliennes sont également assez courantes, qui servent à entraîner directement des pompes, les soi-disant pompes éoliennes. L'énergie générée par une éolienne peut être calculée à l'aide de la formule suivante :

Р = 0,5*rho*S*Ср*V3*Ng*Nb, où

P - puissance, W; rho - densité de l'air (environ 1,225 kg / m0,5); S est la zone de lancement du rotor; V - vitesse du vent, m/s ; Cp - coefficient aérodynamique (théoriquement XNUMX); Ng - efficacité du générateur ; Nb - efficacité de la boîte de vitesses (le cas échéant).

Tous les composants de cette formule pour une éolienne particulière, à l'exception de la vitesse du vent, sont des constantes (la densité de l'air, bien sûr, dépend de la température, mais ses changements peuvent être négligés comme petits). Par conséquent, nous pouvons dire que la puissance générée par l'éolienne. proportionnelle au cube de la vitesse du vent

Cela signifie que la puissance de l'éolienne sur les saules faibles (même si elle tourne) est très faible. Mais à mesure que le vent augmente, il y a une forte augmentation de la puissance. Et comme en pratique le vent souffle à vitesse et direction constantes uniquement dans une soufflerie, je me suis rendu compte que la puissance générée par une éolienne est une valeur qui change constamment dans le temps. Par conséquent, tout système énergétique utilisant une éolienne comme source d'énergie doit avoir un lien stabilisateur.

Dans les petits systèmes autonomes, la batterie joue généralement le rôle d'un tel lien. Si la puissance de l'éolienne est supérieure à la puissance de charge, la batterie est chargée. Si la puissance de charge est supérieure, la batterie est déchargée. Cela implique la caractéristique importante suivante de l'éolienne en tant que source d'énergie : si la plupart des autres sources sont sélectionnées en fonction de la puissance de pointe, les éoliennes doivent être sélectionnées en fonction de la quantité d'électricité consommée par mois (ou par an, comme vous le souhaitez).

Illustrons cela par un exemple. Au bord de la mer, où la vitesse moyenne du vent approche les 6 m/s, se trouve une maison où une famille de trois personnes vient passer le week-end. Les équipements électriques ne sont également allumés que le week-end. Dans la souche, la consommation atteint 15 kWh, tandis que la charge de pointe atteint 3 kW. Par conséquent, la consommation d'énergie mensuelle est de 120 kWh. Avec une vitesse moyenne annuelle du vent de 6 m/s, une petite éolienne de 120 watts peut fournir 700 kWh par mois. De plus, une batterie de grande capacité est nécessaire pour stocker l'énergie pendant 5 jours, et un onduleur de 3 kW (qui convertit la tension continue de la batterie en tension alternative standard) est nécessaire pour gérer les charges de pointe.

Un autre exemple. Dans une zone où la vitesse moyenne du vent est de 5 m/s, une installation de télécommunications a été construite qui consomme constamment en moyenne 2 kW d'électricité, tandis que la charge de pointe ne dépasse pas les mêmes 3 kW. Dans ce cas, nous multiplions 2 kW par le nombre d'heures par mois (720) et obtenons 1440 kWh - la valeur de la consommation de l'objet par mois. Afin d'assurer la production de 1420 kWh à une telle vitesse de vent, il faut une éolienne de 10 kW qui fonctionnera en même temps via le même onduleur de 3 kW.

Comme on peut le voir, dans chacun des cas ci-dessus, la puissance de l'éolienne diffère de la puissance crête de la charge. La puissance de charge maximale détermine la puissance de l'onduleur. L'éolienne elle-même ne détermine que la quantité de production au cours d'une certaine période de temps à une certaine vitesse moyenne mensuelle du vent. En plus de la vitesse moyenne du vent, il existe une entrée plus détaillée pour estimer les ressources éoliennes, appelées paramètres de Weibull, qui reflètent la distribution de la durée du vent d'une certaine force pour un emplacement donné, ils sont utilisés dans la conception de parcs éoliens avec un capacité de plusieurs dizaines de MW.

Pour les projets énergétiques à petite échelle, cela n'a aucun sens économique de dépenser de l'argent pour de telles études, car il est possible d'estimer approximativement la production attendue par la vitesse moyenne du vent sur le site d'installation de l'éolienne. Des exemples ci-dessus, nous pouvons également conclure sur la nature de la charge, pour laquelle il est plus conseillé d'utiliser une éolienne pour l'alimenter. Il s'agit d'une charge inégale, à laquelle la charge maximale dépasse la charge moyenne de 10 fois ou plus.

Le cas d'utilisation le plus courant pour une éolienne relativement petite est la charge domestique. Par exemple, pour une famille dans un appartement en ville, la charge moyenne est de -0,5 kW (360 kWh par mois selon le compteur). Charge maximale - 5 kW lorsque la cuisinière électrique, le lave-linge, le micro-ondes et d'autres appareils moins puissants sont allumés. Une éolienne de 5kW peut subvenir à ces besoins même dans un endroit peu venteux. Une charge uniforme, par exemple, le chauffage, alors même qu'un seul appareil de chauffage de 1 kW fonctionne 720 heures sur 5, nécessite XNUMX kWh par mois, ce qu'une éolienne de XNUMX kW ne peut fournir que dans les zones disposant de bonnes ressources éoliennes (par exemple, sur la côte, dans la steppe, etc.).

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