So wählen Sie einen Windgenerator aus. Schema, Beschreibung

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So wählen Sie einen Windgenerator aus. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen

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Windgeneratoren sind eine Art Energieausrüstung, die immer beliebter wird. Der Zweck eines Windgenerators besteht darin, die kinetische Energie eines Luftstroms, Wind genannt, in elektrische Energie umzuwandeln. Neben Windgeneratoren sind auch Windkraftanlagen weit verbreitet, die dem direkten Antrieb von Pumpen dienen, den sogenannten Windpumpen. Die von einem Windgenerator erzeugte Energie lässt sich nach folgender Formel berechnen:

Р = 0,5*rho*S*Ср*V3*Ng*Nb

wobei P die Leistung ist, W; Rho – Luftdichte (ungefähr 1,225 kg/m³); S – Wurffläche des Rotors; V – Windgeschwindigkeit, m/s; Ср – aerodynamischer Koeffizient (theoretisch 0,5); Ng – Generatoreffizienz; Nb – Getriebeeffizienz (falls vorhanden).

Alle Komponenten dieser Formel für einen bestimmten Windgenerator, mit Ausnahme der Windgeschwindigkeit, sind Konstanten (die Luftdichte hängt natürlich von der Temperatur ab, aber ihre Änderungen können als gering vernachlässigt werden). Daher können wir sagen, dass die von einem Windgenerator erzeugte Leistung proportional zur dritten Potenz der Windgeschwindigkeit ist.

Dies bedeutet, dass die Leistung des Windgenerators bei schwachem Wind (auch wenn er rotiert) sehr gering ist. Aber mit zunehmendem Wind steigt die Leistung stark an. Und da der Wind in der Praxis nur in einem Windkanal mit konstanter Geschwindigkeit und Richtung weht, ist klar, dass es sich bei der von einem Windgenerator erzeugten Leistung um einen Wert handelt, der sich im Laufe der Zeit ständig ändert. Daher muss jedes Energiesystem, das einen Windgenerator als Energiequelle nutzt, über eine stabilisierende Verbindung verfügen.

In kleinen autonomen Systemen übernimmt in der Regel die Batterie die Rolle einer solchen Verbindung. Ist die Leistung des Windgenerators größer als die Lastleistung, wird die Batterie geladen. Ist die Lastleistung größer, wird die Batterie entladen. Dies führt zu folgendem wichtigen Merkmal eines Windgenerators als Stromquelle: Während die meisten anderen Quellen auf der Grundlage der Spitzenlastleistung ausgewählt werden, sollten Windgeneratoren auf der Grundlage der pro Monat (oder je nach Wunsch pro Jahr) verbrauchten Strommenge ausgewählt werden ).

Lassen Sie uns dies anhand eines Beispiels veranschaulichen. An der Küste, wo die durchschnittliche Windgeschwindigkeit etwa 6 m/s beträgt, steht ein Haus, in das eine dreiköpfige Familie übers Wochenende kommt. Auch elektrische Geräte werden nur am Wochenende eingeschaltet. Der Verbrauch pro Tag erreicht 15 kWh, bei Spitzenlast bis zu 3 kW. Daher beträgt der monatliche Energieverbrauch 120 kWh. Bei einer durchschnittlichen jährlichen Windgeschwindigkeit von 6 m/s kann ein kleiner 120-W-Windgenerator 700 kWh pro Monat produzieren. Darüber hinaus ist eine Batterie mit großer Kapazität erforderlich, um Energie für 5 Tage zu speichern, und ein 3-kW-Wechselrichter (der die Gleichspannung der Batterie in Standard-Wechselspannung umwandelt) ist erforderlich, um Spitzenlasten abzudecken.

Ein anderes Beispiel. In einem Gebiet mit einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit von 5 m/s wurde eine Telekommunikationsanlage errichtet, die ständig durchschnittlich 2 kW Strom verbraucht, während die Spitzenlast die gleichen 3 kW nicht überschreitet. In diesem Fall multiplizieren wir 2 kW mit der Anzahl der Stunden pro Monat (720) und erhalten 1440 kWh – den Verbrauch der Anlage pro Monat. Um die Produktion von 1420 kWh bei einer solchen Windgeschwindigkeit sicherzustellen, ist ein Windgenerator mit einer Leistung von 10 kW erforderlich. Gleichzeitig wird es über denselben 3-kW-Wechselrichter betrieben.

Wie Sie sehen, weicht die Leistung des Windgenerators in jedem der oben genannten Fälle um ein Vielfaches von der Spitzenleistung der Last ab. Die Spitzenlastleistung bestimmt die Leistung des Umrichters. Der Windgenerator selbst bestimmt lediglich die Leistungsmenge in einem bestimmten Zeitraum bei einer bestimmten durchschnittlichen monatlichen Windgeschwindigkeit. Zusätzlich zur durchschnittlichen Windgeschwindigkeit gibt es detailliertere Eingaben für die Bewertung der Windressourcen, sogenannte Weibull-Parameter, die die Verteilung der Winddauern einer bestimmten Stärke für einen bestimmten Standort widerspiegeln und bei der Planung von Windparks mit einer Kapazität von XNUMX m² verwendet werden Dutzende MW.

Bei kleinen Energieprojekten ist es wirtschaftlich nicht sinnvoll, Geld für solche Forschung auszugeben, weil Anhand der durchschnittlichen Windgeschwindigkeit am Standort des Windgenerators können Sie die zu erwartende Leistung grob abschätzen. Aus den angeführten Beispielen können wir auch Rückschlüsse auf die Art der Last ziehen, für die der Einsatz eines Windgenerators am sinnvollsten ist. Hierbei handelt es sich um eine ungleichmäßige Belastung, bei der die Spitzenlast die Durchschnittslast um das Zehnfache oder mehr übersteigt.

Der häufigste Anwendungsfall für einen relativ kleinen Windgenerator ist die Nutzung im Haushalt. Für eine Familie in einer Stadtwohnung beträgt die durchschnittliche Belastung beispielsweise 0,5 kW (360 kWh pro Monat laut Zähler). Die Spitzenlast beträgt 5 kW, wenn Elektroherd, Waschmaschine, Mikrowelle und andere leistungsschwächere Geräte eingeschaltet sind. Ein 5-kW-Windgenerator kann diesen Bedarf auch an einem nicht sehr windigen Ort decken. Eine gleichmäßige Belastung, zum Beispiel Heizung, wenn auch nur ein Heizgerät mit einer Leistung von 1 kW rund um die Uhr arbeitet, benötigt 720 kWh pro Monat, die ein 5-kW-Windgenerator nur in Gebieten mit guten Windressourcen (z. B. am) bereitstellen kann am Meeresufer, in der Steppe usw.).

Basierend auf den Materialien der NPO "Electrosphere"

Siehe andere Artikel Abschnitt Alternative Energiequellen.

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