Como calcular uma turbina eólica: fórmulas + exemplo prático de cálculo

Seleção de modelo

O custo de um conjunto de gerador eólico, inversor, mastro, SHAVRA - um gabinete de comutação de transferência automática depende diretamente da potência e da eficiência.

Potência máxima kW	Diâmetro do rotor m	altura do mastro m	Velocidade nominal m/s	Tensão ter
0,55	2,5	6	8	24
2,6	3,2	9	9	120
6,5	6,4	12	10	240
11,2	8	12	10	240
22	10	18	12	360

Como você pode ver, para fornecer eletricidade total ou parcialmente à propriedade, são necessários geradores de alta potência, que são bastante problemáticos para instalar por conta própria. De qualquer forma, altos investimentos de capital e a necessidade de instalação de mastros com a ajuda de equipamentos especiais reduzem significativamente a popularidade dos sistemas de energia eólica para uso privado.

Existem turbinas eólicas portáteis de baixa potência que você pode levar em uma viagem. Esses modelos são compactos, montados rapidamente no solo, não requerem cuidados especiais e fornecem energia suficiente para um passatempo confortável na natureza.

E embora a potência máxima desse modelo seja de apenas 450 W, isso é suficiente para iluminar todo o acampamento e possibilita o uso de eletrodomésticos longe da civilização.

Para as médias e pequenas empresas, a instalação de vários parques eólicos geradores pode proporcionar uma economia significativa nos custos de energia. Muitas empresas europeias estão envolvidas na produção de produtos deste tipo.

São sistemas complexos de engenharia que requerem manutenção e manutenção preventiva, mas sua potência nominal é tal que pode atender às necessidades de toda a produção. Por exemplo, no Texas, no maior parque eólico dos Estados Unidos, apenas 420 desses geradores geram 735 megawatts por ano.

Prós e contras de instalar uma turbina eólica

Este equipamento, tal como os painéis solares, pertence à categoria de fontes alternativas de energia. Mas, ao contrário das células fotovoltaicas, que precisam de luz solar, uma turbina eólica pode operar com eficiência 24 horas por dia, 365 dias por ano.

Vantagens	Imperfeições
Energia grátis em qualquer lugar	Preço do equipamento
Energia ecológica	Custo de instalação
Independência energética do estado e suas tarifas	Custo do serviço.
Independência da luz solar	Dependência da velocidade do vento

Para equilibrar todos esses prós e contras, eles costumam fazer um monte: um gerador eólico com um painel solar. Estas instalações complementam-se, reduzindo assim a dependência da geração de eletricidade do sol e do vento.

Cálculo de energia do gerador eólico

Na maioria dos casos, o processo de viabilidade de montagem de parques eólicos dependerá das velocidades médias do vento em uma determinada área. A instalação de aerogeradores justifica-se com uma força de vento mínima de quatro metros por segundo. Com uma velocidade do vento de nove a doze metros por segundo, a turbina eólica operará na velocidade máxima.

Gerador de vento horizontal

Além disso, a potência de tais dispositivos também depende das superfícies das pás utilizadas e do tamanho diametral do dispositivo rotor. Com velocidades de vento médias conhecidas para uma determinada região, é possível selecionar o gerador necessário usando um determinado tamanho de hélice.

O cálculo é feito de acordo com a fórmula: P \u003d 2D * 3V / 7000 kW, em que P é a potência, D é o tamanho diametral do dispositivo de parafuso e um parâmetro como V indica a força do vento em metros por segundo . Mas esta fórmula só é adequada para turbinas eólicas horizontais.

energia alternativa

A carga eólica também pode trazer benefícios, por exemplo, ao converter a força do vento em turbinas eólicas. Assim, a uma velocidade do vento V = 10 m/s, com um diâmetro de círculo de 1 metro, o moinho de vento tem pás d = 1,13 m e produz cerca de 200-250 W de potência útil. Um arado elétrico, consumindo tanta energia, poderá arar cerca de cinquenta (50 m²) de terra em um terreno pessoal em uma hora.

Se você aplicar o grande tamanho do gerador eólico - até 3 metros e a velocidade média do fluxo de ar de 5 m / s, poderá obter 1-1,5 kW de energia, o que fornecerá completamente uma pequena casa de campo com eletricidade gratuita.Com a introdução da chamada tarifa “verde”, o período de retorno dos equipamentos será reduzido para 3-7 anos e, no futuro, poderá trazer lucro líquido.

Cálculo de hélices de turbinas eólicas

Ao projetar um moinho de vento, geralmente são usados ​​dois tipos de parafusos:

1. Rotação no plano horizontal (palheta).
2. Rotação no plano vertical (rotor Savonius, rotor Darrieus).

Desenhos de parafusos com rotação em qualquer um dos planos podem ser calculados usando a fórmula:

Z=L*W/60/V

Para esta fórmula: Z é o grau de velocidade (baixa velocidade) da hélice; L é o tamanho do comprimento do círculo descrito pelas lâminas; W é a velocidade (frequência) de rotação da hélice; V é a vazão de ar.

Este é o design do parafuso chamado "Rotor Darier". Esta versão da hélice é considerada eficaz na fabricação de turbinas eólicas de pequena potência e tamanho. O cálculo do parafuso tem algumas características

Com base nesta fórmula, você pode calcular facilmente o número de revoluções W - a velocidade de rotação. E a relação de trabalho de rotações e velocidade do vento pode ser encontrada nas tabelas que estão disponíveis na rede. Por exemplo, para uma hélice com duas pás e Z=5, a seguinte relação é válida:

Número de lâminas	Grau de velocidade	Velocidade do vento m/s
2	5	330

Além disso, um dos indicadores importantes da hélice do moinho de vento é o passo. Este parâmetro pode ser determinado usando a fórmula:

H=2πR*tgα

Aqui: 2π é uma constante (2*3,14); R é o raio descrito pela lâmina; tg α é o ângulo de seção.

Cálculo de energia do gerador eólico

A autofabricação de um moinho de vento também precisa de um cálculo preliminar. Ninguém quer gastar tempo e materiais na fabricação de quem sabe o quê, eles querem ter uma ideia sobre as capacidades e a potência esperada da instalação com antecedência.A prática mostra que as expectativas e a realidade se correlacionam mal entre si, instalações criadas com base em estimativas aproximadas ou suposições que não são suportadas por cálculos precisos dão resultados fracos.

Portanto, geralmente são utilizados métodos de cálculo simplificados, que fornecem resultados bastante próximos da verdade e não requerem o uso de uma grande quantidade de dados.

Fórmulas para cálculo

Por cálculo do gerador eólico deve ser feito as seguintes ações:

• Determine as necessidades de eletricidade da sua casa. Para fazer isso, é necessário calcular a potência total de todos os dispositivos, equipamentos, iluminação e outros consumidores. A quantidade resultante mostrará a quantidade de energia necessária para alimentar a casa.
• o valor resultante deve ser aumentado em 15-20% para ter alguma reserva de energia apenas no caso. Não há dúvida de que essa reserva é necessária. Pelo contrário, pode ser insuficiente, embora, na maioria das vezes, a energia não seja totalmente utilizada.
• conhecendo a potência necessária, pode-se estimar qual gerador pode ser utilizado ou fabricado para resolver as tarefas. O resultado final do uso de um moinho de vento depende das capacidades do gerador, se eles não atenderem às necessidades da casa, você terá que trocar o dispositivo ou construir um kit adicional
• cálculo de turbinas eólicas. Na verdade, esse momento é o mais difícil e controverso de todo o procedimento. As fórmulas para determinar a potência de fluxo são usadas

Por exemplo, considere o cálculo de uma opção simples. A fórmula fica assim:

P=k R V³ S/2

Onde P é a potência do fluxo.

K é o coeficiente de uso de energia eólica (um valor que é inerentemente próximo à eficiência) é tomado dentro de 0,2-0,5.

R é a densidade do ar. Tem valores diferentes, por simplicidade tomaremos igual a 1,2 kg/m3.

V é a velocidade do vento.

S é a área de cobertura da roda eólica (coberta por pás rotativas).

Consideramos: com um raio de vento de 1 m e uma velocidade do vento de 4 m/s

P = 0,3 x 1,2 x 64 x 1,57 = 36,2 W

O resultado mostra que o fluxo de potência é de 36 watts. Isso é muito pequeno, mas o impulsor do medidor é muito pequeno. Na prática, são usadas rodas eólicas com uma extensão de pá de 3 a 4 metros, caso contrário, o desempenho será muito baixo.

O que considerar

Ao calcular um moinho de vento, deve-se levar em consideração as características do projeto do rotor. Existem rotores com tipo de rotação vertical e horizontal, com eficiência e desempenho diferenciados. As estruturas horizontais são consideradas as mais eficazes, mas possuem necessidades de pontos de instalação elevados.

Será igualmente importante garantir potência suficiente do impulsor para girar o rotor do gerador. Dispositivos com rotores rígidos, permitindo obter uma boa saída de energia, requerem uma potência considerável no eixo, que só pode ser fornecida por um impulsor com grande área e diâmetro das pás.

Um ponto igualmente importante são os parâmetros da fonte de rotação - o vento. Antes de fazer cálculos, você deve aprender o máximo possível sobre a força e as direções predominantes do vento em uma determinada área. Leve em consideração a possibilidade de furacões ou rajadas de vento, descubra com que frequência eles podem ocorrer. Um aumento inesperado na taxa de fluxo é perigoso para a destruição do moinho de vento e a falha da eletrônica de conversão.

Gerador eólico orientado verticalmente pronto para uso

Tem havido um interesse renovado em turbinas eólicas, especialmente nos últimos anos. Existem novos modelos que são mais convenientes e práticos.

Até recentemente, as turbinas eólicas horizontais com três pás eram usadas principalmente. E as vistas verticais não se espalharam devido à carga pesada nos rolamentos da roda eólica, como resultado do aumento do atrito, absorvendo energia.

Mas graças ao uso dos princípios da levitação magnética, o gerador eólico em ímãs de neodímio começou a ser usado precisamente orientado verticalmente, com uma rotação inercial livre pronunciada. Atualmente, provou ser mais eficaz do que horizontal.

O início fácil é alcançado graças ao princípio da levitação magnética. E graças ao multipolar, que fornece a tensão nominal em baixas velocidades, é possível abandonar completamente as caixas de câmbio.

Alguns dispositivos conseguem começar a funcionar quando a velocidade do vento é de apenas um centímetro e meio por segundo, e quando atinge apenas três ou quatro metros por segundo, já pode ser igual à potência gerada pelo dispositivo.

Retorno dos parques eólicos

Para usinas eólicas criadas com o objetivo de vender eletricidade, ou seja, como produção industrial, a questão do retorno parece um pouco mais bem-sucedida. A venda de produtos - corrente eléctrica - permite-lhe reembolsar as despesas de aquisição, funcionamento e reparação de aerogeradores. Ao mesmo tempo, os resultados práticos nem sempre parecem brilhantes. Assim, as maiores usinas eólicas existentes no mundo, com grandes volumes de produção de energia, apresentam rentabilidade extremamente baixa, sendo algumas delas reconhecidas como insustentáveis.

A razão para esta situação está na infeliz relação entre o custo do equipamento, a vida útil e o desempenho do complexo. Simplificando, durante a vida útil da turbina não há tempo para produzir energia suficiente para justificar o custo de sua compra e manutenção.

Esta situação é típica para a maioria dos parques eólicos. A instabilidade da fonte de energia, a baixa eficiência do projeto, no total, formam uma produção de baixo lucro, se falarmos puramente economicamente. Entre as oportunidades para aumentar a rentabilidade, as mais eficazes são:

• aumento de produtividade
• custos operacionais mais baixos

Levando em conta as peculiaridades da meteorologia russa, um caminho promissor é aumentar o número de turbinas eólicas na estação, mas reduzir sua potência. Acontece um sistema que tem muitas vantagens:

• moinhos de vento individuais são capazes de gerar energia em ventos fracos quando modelos grandes não podem ser iniciados
• custos de compra e manutenção de equipamentos são reduzidos
• a falha de uma unidade individual não cria problemas sérios para a planta como um todo
• redução dos custos de comissionamento e transporte

O último ponto é especialmente relevante para o nosso país, onde a instalação de usinas eólicas ocorre em regiões remotas ou montanhosas, e as questões de entrega e montagem da estrutura são extremamente agudas.

Outra maneira de aumentar a lucratividade é usar estruturas verticais. Esta opção é considerada na prática mundial como de baixa produtividade, adequada para fornecer energia a consumidores individuais - uma casa particular, iluminação, bombas, etc.

Quais turbinas eólicas são as mais eficientes

Horizontal

vertical

Esse tipo de equipamento ganhou mais popularidade, no qual o eixo de rotação da turbina é paralelo ao solo. Essas turbinas eólicas são frequentemente chamadas de moinhos de vento, nas quais as pás giram contra o fluxo do vento. O projeto do equipamento inclui um sistema de rolagem automática da cabeça. É necessário encontrar o fluxo de vento. Um dispositivo também é necessário para girar as lâminas para que mesmo uma pequena quantidade de força possa ser usada para gerar eletricidade. O uso de tais equipamentos é mais apropriado em empresas industriais do que na vida cotidiana. Na prática, eles são mais usados ​​para criar sistemas de parques eólicos.

Dispositivos deste tipo são menos eficazes na prática. A rotação das pás da turbina é realizada paralelamente à superfície da terra, independentemente da força do vento e de seu vetor. A direção do fluxo também não importa, com qualquer impacto, os elementos rotacionais rolam contra ela. Com isso, o gerador eólico perde parte de sua potência, o que leva a uma diminuição da eficiência energética do equipamento como um todo. Mas em termos de instalação e manutenção, as unidades em que as lâminas são dispostas verticalmente são mais adequadas para uso doméstico. Isso se deve ao fato de que o conjunto da caixa de engrenagens e o gerador são montados no solo. As desvantagens de tal equipamento incluem instalação cara e custos operacionais sérios. É necessário espaço suficiente para montar o gerador. Portanto, o uso de dispositivos verticais é mais adequado em pequenas propriedades privadas.

Duas lâminas	Três lâminas	multi-lâminas
Este tipo de unidades caracteriza-se pela presença de dois elementos de rotação.Essa opção é praticamente ineficiente hoje, mas é bastante comum devido à sua confiabilidade.	Este tipo de equipamento é o mais comum. As unidades de três lâminas são usadas não apenas na agricultura e na indústria, mas também em residências particulares. Este tipo de equipamento ganhou popularidade devido à sua confiabilidade e eficiência.	Este último pode ter 50 ou mais elementos de rotação. Para garantir a geração da quantidade necessária de eletricidade, não é necessário rolar as lâminas em si, mas trazê-las para o número de revoluções necessário. A presença de cada elemento adicional de rotação proporciona um aumento no parâmetro da resistência total da roda eólica. Como resultado, a saída do equipamento no número necessário de revoluções será problemática. Dispositivos de carrossel equipados com uma pluralidade de lâminas começam a girar com uma pequena força de vento. Mas seu uso é mais relevante se o próprio fato de rolar desempenha um papel, por exemplo, quando é necessário bombear água. A fim de garantir efetivamente a produção de uma grande quantidade de energia, não são usadas unidades com várias lâminas. Para sua operação, é necessária a instalação de um dispositivo de engrenagem. Isso não apenas complica todo o projeto do equipamento como um todo, mas também o torna menos confiável em comparação com os de duas e três lâminas.

Com lâminas duras

Unidades de navegação

O custo de tais unidades é maior devido ao alto custo de produção das peças rotativas. Mas comparados aos equipamentos de navegação, os geradores com pás rígidas são mais confiáveis ​​e têm uma longa vida útil. Uma vez que o ar contém poeira e areia, os elementos rotativos são submetidos a uma carga elevada.Quando o equipamento opera em condições estáveis, é necessária a substituição anual do filme anticorrosivo que é aplicado nas extremidades das pás. Sem isso, o elemento de rotação começa a perder suas propriedades de trabalho ao longo do tempo.

Este tipo de lâminas é mais simples em termos de produção e menos dispendioso do que o metal ou a fibra de vidro. Mas a economia na fabricação pode levar a sérios custos no futuro. Com um diâmetro de roda eólica de três metros, a velocidade da ponta da pá pode chegar a 500 km/h, quando as rotações do equipamento são de cerca de 600 por minuto. Esta é uma carga séria, mesmo para peças rígidas. A prática mostra que os elementos de rotação nos equipamentos de vela devem ser alterados com frequência, especialmente se a força do vento for alta.

De acordo com o tipo de mecanismo rotativo, todas as unidades podem ser divididas em vários tipos:

• dispositivos Darier ortogonais;
• unidades com um conjunto rotativo Savonius;
• dispositivos com design vertical-axial da unidade;
• equipamento com mecanismo rotativo do tipo helicoidal.

Velocidade do vento

Independentemente de você planejar comprar um gerador pronto ou construí-lo sozinho, a velocidade do vento será um dos parâmetros mais importantes na determinação da potência da instalação.

Em primeiro lugar, cada tipo de turbina eólica tem sua própria velocidade inicial. Para a maioria das instalações, isso é 2-3 m/s. Se a velocidade do vento estiver abaixo desse limite, o gerador não funcionará e, consequentemente, a eletricidade também será gerada.

Além da velocidade inicial, há também uma nominal, na qual o gerador eólico atinge sua potência nominal. Para cada modelo, o fabricante indica este valor separadamente.

No entanto, se a velocidade for maior que a inicial, mas menor que a nominal, a geração de eletricidade será significativamente reduzida. E para não ficar sem eletricidade, você deve sempre se concentrar primeiro na velocidade média do vento na sua região e diretamente no seu site. Você pode descobrir o primeiro indicador olhando o mapa de vento, ou olhando a previsão do tempo em sua cidade, que geralmente indica a velocidade do vento.

O segundo valor, idealmente, deve ser medido com instrumentos especiais diretamente no local onde ficará o aerogerador. Afinal, sua casa pode estar tanto em uma colina, onde a velocidade do vento será maior, quanto em uma planície, na qual praticamente não haverá vento.

Nessa situação, aqueles que sofrem constantemente com rajadas de furacões estão em melhor posição e podem contar com maior desempenho das turbinas eólicas.

O que é carga de vento

O fluxo de massas de ar ao longo da superfície da Terra ocorre em diferentes velocidades. Batendo em qualquer obstáculo, a energia cinética do vento é convertida em pressão, criando uma carga de vento. Este esforço pode ser sentido por qualquer pessoa que se mova contra a corrente. A carga gerada depende de vários fatores:

• velocidade do vento,
• a densidade do jato de ar, - em alta umidade, a gravidade específica do ar se torna maior, respectivamente, a quantidade de energia transferida aumenta,
• forma de um objeto estacionário.

Neste último caso, forças direcionadas em diferentes direções atuam em partes individuais de uma estrutura de construção, por exemplo:

Seleção de geradores para moinhos de vento

De posse do valor calculado do número de rotações da hélice (W), obtido pelo método descrito acima, já é possível selecionar (fabricar) o gerador adequado. Por exemplo, com o grau de velocidade Z = 5, o número de lâminas é 2 e a velocidade é 330 rpm. com uma velocidade do vento de 8 m/s, a potência do gerador deve ser de aproximadamente 300 watts.

Gerador de turbina eólica "em seção". Uma cópia exemplar de um dos possíveis projetos de um gerador para um sistema eólico doméstico, montado por mim

É assim que se parece um motor de bicicleta elétrica, com base no qual é proposto um gerador para um moinho de vento doméstico. O design do motor da bicicleta é ideal para implementação com pouco ou nenhum cálculo e modificações. No entanto, seu poder é baixo.

As características de um motor de bicicleta elétrica são aproximadamente as seguintes:

Parâmetro	Valores
Voltagem, V	24
Potência, W	250-300
Frequência de rotação, rpm	200-250
Torque, Nm	25

Uma característica positiva dos motores de bicicleta é que eles praticamente não precisam ser refeitos. Eles são estruturalmente projetados como motores elétricos de baixa velocidade e podem ser usados ​​com sucesso para turbinas eólicas.

Como cortar lâminas

Mais adiante na linha a partir de raiz da lâmina observe as dimensões do raio da lâmina - na coluna "Raio da lâmina" nas colunas verdes. De acordo com essas dimensões, coloque pontos na linha à esquerda e à direita da raiz da lâmina. À esquerda, se você olhar da raiz da lâmina até a ponta, haverá as coordenadas do padrão Rear mm, e à direita da linha, as coordenadas do padrão Front mm. Depois de conectar os pontos e você tem uma lâmina, que geralmente é cortada com uma lâmina de uma serra, ou com um quebra-cabeça elétrico.

Os orifícios para prender a lâmina ao cubo são feitos estritamente ao longo da linha central da lâmina, que foi desenhada no tubo no início; se você mover os orifícios, a lâmina ficará em um ângulo diferente do vento e perderá todos suas qualidades. bordas da lâmina é necessário processar, arredondar a parte da frente da lâmina, afiar a parte de trás 'e arredondar as pontas das lâminas para que nada assobie e faça barulho. A planilha do Excel já leva em consideração o processamento da borda no cálculo da forma como na figura abaixo.
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Espero que tenha ficado mais claro para você como usar a placa e como selecionar um parafuso para o gerador. Por exemplo, claro, escolhi um gerador com parâmetros inadequados, pois o carregamento de uma bateria de 12v começa muito cedo, para 24v e 48 volts os resultados seriam diferentes e a potência seria ainda maior, mas não dá para descrever todas as exemplos.

O mais importante é entender os princípios, por exemplo, escolher uma hélice se ela tiver boa potência em uma velocidade, isso não significa que ela terá na prática, se o gerador carregar a hélice muito cedo, ela não chegará sua velocidade e não desenvolverá a potência que deveria estar em velocidades mais baixas, embora o vento seja calculado ou até mais alto. Lâminas personalizadas a uma certa velocidade e vai tirar o máximo de energia do vento em sua velocidade.

Dispositivo e princípio de operação

O gerador eólico funciona com a ajuda da energia eólica. O design deste dispositivo deve incluir os seguintes elementos:

• lâminas de turbina ou hélice;
• turbina;
• gerador elétrico;
• o eixo do gerador elétrico;
• um inversor, cuja função é converter corrente alternada em corrente contínua;
• um mecanismo que gira as lâminas;
• um mecanismo que gira a turbina;
• bateria;
• mastro;
• controlador de movimento rotativo;
• amortecedor;
• sensor de vento;
• haste do sensor de vento;
• gôndola e outros elementos.

As unidades industriais possuem gabinete de energia, proteção contra raios, mecanismo rotativo, base confiável, dispositivo de extinção de incêndio e telecomunicações.

Um gerador eólico é um dispositivo que converte a energia eólica em eletricidade. Os precursores dos agregados modernos são moinhos que produzem farinha a partir de grãos. No entanto, o esquema de conexão e o princípio de operação do gerador não mudaram muito.

1. Devido à força do vento, as pás começam a girar, cujo torque é transmitido ao eixo do gerador.
2. A rotação do rotor cria uma corrente alternada trifásica.
3. Através do controlador, a corrente alternada é enviada para a bateria. A bateria é necessária para criar uma operação estável do gerador eólico. Se houver vento, a unidade carrega a bateria.
4. Para proteger contra um furacão, o sistema de geração de energia eólica possui elementos para afastar a roda eólica do vento. Isso acontece dobrando a cauda ou travando a roda com um freio elétrico.
5. Para recarregar a bateria, você precisará instalar o controlador. A função deste último inclui monitorar o carregamento da bateria para evitar sua quebra. Se necessário, este dispositivo pode despejar o excesso de energia no lastro.
6. As baterias têm uma baixa tensão constante, mas devem chegar ao consumidor com uma potência de 220 volts. Por esta razão, os inversores são instalados em turbinas eólicas. Estes últimos são capazes de converter a corrente alternada em corrente contínua, aumentando sua potência para 220 volts.Se o inversor não estiver instalado, apenas os dispositivos projetados para baixa tensão precisarão ser usados.
7. A corrente convertida é enviada ao consumidor para alimentar baterias de aquecimento, iluminação de ambientes e eletrodomésticos.

Novas justificativas para velhos conceitos

Suposições infundadas de que os desenvolvimentos modernos devem aumentar drasticamente a eficiência das turbinas eólicas não têm base alguma. Modelos horizontais modernos atingem 75% de eficiência de seu limite teórico de Bentz (aproximadamente 45% de eficiência). Afinal, a parte da física que regula a eficiência das turbinas eólicas é a hidrodinâmica, e suas leis são imutáveis ​​desde o momento em que foram descobertas.

Alguns designers estão tentando aumentar a eficiência aumentando o número de lâminas, tornando-as mais finas. Você pode aumentar seu comprimento, e isso dá um efeito maior devido ao crescimento da área varrida.

Mas ainda assim, é necessário manter um equilíbrio entre a desaceleração do vento e sua velocidade residual.

Existe outra direção - para aumentar a velocidade do vento passando-o por um difusor. Mas a hidrodinâmica está repleta de efeitos já descobertos do fluxo em torno de obstáculos ao longo do caminho de menor resistência.

Existem modelos DAWT mais ou menos bem-sucedidos com grandes ângulos de cone, mas essas tentativas de “enganar o vento” não aumentam a eficiência tanto quanto anunciado.

As turbinas eólicas modernas de maior sucesso são os modelos verticais com pás Darrieus, montadas em mancais axiais de levitação magnética (MAGLEV). Trabalhando quase silenciosamente, eles começam a girar a uma velocidade do vento inferior a 1 m / s e suportam fortes rajadas de até 200 km / h.É com base nessas fontes de energia alternativa que é mais lucrativo formar um sistema privado de energia independente.

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Valor do procedimento

Se você negligenciar os cálculos da carga de movimento do ar, você pode, como se costuma dizer, arruinar tudo pela raiz e pôr em risco a vida das pessoas.

Se geralmente não há dificuldades com a pressão da neve nas paredes dos edifícios - essa carga pode ser vista, pode ser pesada e até tocada - então tudo é muito mais complicado com o vento. Não é visível, é muito difícil prever intuitivamente. Sim, claro, o vento tem algum efeito sobre as estruturas de suporte e, em alguns casos, pode até ser destrutivo: torce faixas publicitárias, sobrecarrega cercas e molduras de paredes e arranca telhados. Mas como é possível prever e levar em conta essa força? É realmente calculável?

Dá! No entanto, este é um negócio monótono, e os não profissionais não gostam de calcular a carga do vento. Há uma explicação clara para isso: o significado dos cálculos é uma questão muito responsável e difícil, muito mais complicada do que os cálculos de carga de neve. Se apenas duas páginas e meia forem dedicadas à carga de neve na joint venture especialmente dedicada a isso, o cálculo da carga de vento é três vezes maior! Além disso, uma aplicação obrigatória é atribuída a ele, eles são colocados em 19 páginas indicando os coeficientes aerodinâmicos.

Se os cidadãos da Rússia ainda tiverem sorte com isso, para os habitantes da Bielorrússia é ainda mais difícil - o documento TKP_EN_1991-1-4-2O09 "Efeitos do vento", que regula padrões e cálculos, tem um volume de 120 páginas!

Com o Eurocódigo (EN_1991-1-4-2O09) na escala da construção de uma estrutura privada para efeitos de vento, poucas pessoas querem lidar com uma xícara de chá em casa. Aconselha-se a quem se interessar profissionalmente fazer o download e estudá-lo a fundo, tendo um consultor especializado cercado por ele. Caso contrário, devido à abordagem e compreensão erradas, as consequências dos cálculos podem ser desastrosas.

Fator de utilização de energia eólica

De referir que para os aerogeradores existe um indicador de eficiência específico - KIEV (Coeficiente de Utilização da Energia Eólica). Indica qual porcentagem do fluxo de ar que passa pela seção de trabalho afeta diretamente as pás do aerogerador. Ou, para colocar de forma mais científica, mostra a relação entre a potência recebida no eixo do dispositivo e a potência do fluxo que atua na superfície do vento do rotor. Assim, o KIEV é um análogo específico, aplicável apenas a aerogeradores, de eficiência.

Até o momento, os valores do KIEV dos 10-15% originais (indicadores de moinhos de vento antigos) aumentaram para 356-40%. Isso se deve ao aprimoramento no projeto dos aerogeradores e ao surgimento de novos materiais e detalhes técnicos mais eficientes, montagens que ajudam a reduzir as perdas por atrito ou outros efeitos sutis.

Estudos teóricos determinaram que o fator máximo de utilização da energia eólica é de 0,593.

Resumindo o que foi dito acima: uma turbina eólica é lucrativa?

Os resultados acima comprovam claramente o retorno dos custos de aquisição e lançamento de um gerador eólico. Especialmente desde:

• O custo de um quilowatt está crescendo constantemente devido à inflação.
• Ao usar um moinho de vento, o objeto se torna não volátil.
• O "excedente" de eletricidade gerada pode ser acumulado e armazenado em caso de tempo calmo graças a um sistema de alimentação ininterrupta.
• Muitos objetos distantes da rede centralizada de fornecimento de energia são forçados a existir na ausência de eletricidade, pois sua conexão não é lucrativa.

Assim, o gerador eólico é lucrativo. Sua compra para consumidores intensivos em energia sem fornecimento de energia é economicamente viável. Um hotel fora da cidade, uma fazenda agrícola ou uma empresa pecuária, um assentamento de casas de campo - em qualquer caso, os custos de conectar uma fonte alternativa de eletricidade serão justificados. Resta apenas escolher um modelo adequado de moinho de vento e instalá-lo, guiado pelas recomendações do fabricante. A potência do dispositivo deve corresponder à velocidade média do vento na sua área. Você pode especificá-lo usando um mapa de vento especial ou de acordo com a estação meteorológica local.

Observação: para turbinas eólicas de fabricantes chineses, a potência nominal do dispositivo é calculada levando em consideração as velocidades do vento em 50-70% do nível do solo. Instalar um moinho de vento em tal altura é problemático

Um mastro muito alto é caro e sua resistência está sujeita a requisitos rigorosos. Além disso, na altura indicada, rajadas de vento formam fortes correntes parasitas. Eles não apenas retardam a operação do gerador eólico, mas também podem causar a quebra das pás.A solução é instalar o dispositivo a uma altura de 30-35m, o que dará acesso a ventos fortes, mas evitará que o moinho de vento quebre.