Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Budowa elektrowni wiatrowej-aerodynamika,mechanika,przep

Akrzy74 11 Dec 2018 11:34 952363 2371
Optex
  • #2341
    Rzuuf
    Level 43  
    Szyszkownik Kilkujadek wrote:
    Dlaczego mimo teoretycznie lepszych parametrów VAWT ... duże farmy wiatrowe oparte są o HAWT?

    Przyczyna jest prosta: w wersji VAWT trzeba zużyć KILKAnaście do KILKAdziesiąt RAZY więcej materiału dla uzyskania takiej samej mocy.
    W VAWT wszystkie elementy mają prędkość mniejszą, niż prędkość wiatru, a to obniża sprawność turbiny. Ponadto we wszystkich konstrukcjach HAWT istnieją elementy, które poruszają się "pod wiatr" - i nie tylko nie "produkują" mocy, ale zużywają jej tym więcej, im szybszy wiatr.
    W HAWT prędkość końców śmigieł jest większa, niż prędkość wiatru, dzięki czemu turbina ma wyższą prędkość obrotową, a generator prądu - wyższą wydajność.

    Konstruowanie wolnoobrotowych turbin wiatrowych, napędzających wolnoobrotowe prądnice, jest najbardziej spektakularnym sposobem marnowania materiału i roboty.
  • Optex
  • #2343
    JESIOTR1
    Level 33  
    Szyszkownik Kilkujadek wrote:
    Dlaczego mimo teoretycznie lepszych parametrów VAWT (wyższa sprawność, mniejszy hałas, wyższa trwałość, większa odporność uszkodzenia silnym wiatrem, start przy mniejszej prędkości wiatru, mniejsze zagrożenie dla ptaków) duże farmy wiatrowe oparte są o HAWT? :-)

    Bo to jest tylko reklama.
  • Optex
  • #2344
    Erbit
    Level 42  
    Rzuuf wrote:
    ...


    Ja bym się trochę nie zgodził

    Rzuuf wrote:
    ... W VAWT wszystkie elementy mają prędkość mniejszą, niż prędkość wiatru, a to obniża sprawność turbiny.

    HAWT wirują z prędkością wiatru? Jak patrzeć na nie to one ledwo co się obracają.

    Rzuuf wrote:
    ...
    Ponadto we wszystkich konstrukcjach HAWT istnieją elementy, które poruszają się "pod wiatr" - i nie tylko nie "produkują" mocy, ale zużywają jej tym więcej, im szybszy wiatr.

    Chyba się Kolega pomylił i miał napisać VAWT - dlatego odniosę się do VAWT.
    Nie prawda. W takiej konstrukcji to co "pod wiatr" jest osłonięte ->


    Rzuuf wrote:

    W HAWT prędkość końców śmigieł jest większa, niż prędkość wiatru, dzięki czemu turbina ma wyższą prędkość obrotową, a generator prądu - wyższą wydajność.

    Tu Kolega jakieś herezje prawi. Czy to oznacza, że gdyby wydłużyć śmigła np. o jakiś pręt to dzięki temu, że wzrosła prędkość liniowa końca śmigła to wzrosła by wydajność?

    Rzuuf wrote:

    Konstruowanie wolnoobrotowych turbin wiatrowych, napędzających wolnoobrotowe prądnice, jest najbardziej spektakularnym sposobem marnowania materiału i roboty.

    Wolnoobrotowe turbiny poprzez przekładnie mogą napędzać wysoko obrotowe prądnice i jakoś nie zmniejszy to ilości zużytego materiału.Tak wiem, napisałem bzdurę ale taką samą bzdurę napisał kolega.
  • #2345
    Rzuuf
    Level 43  
    Erbit wrote:
    ... wydłużyć śmigła ...
    - to znaczy: zwiększyć powierzchnię zakreślaną śmigłem! A większa powierzchnia - to większa moc, prawda?
    Erbit wrote:
    W takiej konstrukcji to co "pod wiatr" jest osłonięte ...
    - ale za osłoną poruszają się łopaty, które swój ruch (napęd) biorą z konstrukcji, a nie z wiatru! I oczywiście ruchoma łopata jest hamowana "pompowanym" przez nią powietrzem!
    Erbit wrote:
    HAWT wirują z prędkością wiatru?
    Turbiny HAWT mają "współczynnik szybkobieżności", Kolega chyba nie zna tego pojęcia?
    Erbit wrote:
    ...we wszystkich konstrukcjach HAWT istnieją elementy, które poruszają się "pod wiatr" ...
    Chyba się Kolega pomylił i miał napisać VAWT
    Tak rzeczywiście, moja (oczywista) pomyłka, przepraszam!
  • #2346
    Erbit
    Level 42  
    Rzuuf wrote:
    Erbit wrote:
    ... wydłużyć śmigła ...
    - to znaczy: zwiększyć powierzchnię zakreślaną śmigłem! A większa powierzchnia - to większa moc, prawda?

    "Powierzchnia zakreślona śmigłem" ? A cóż to za nowy parametr Kolega wymyślił? To znaczy, że jak na wiatr wystawię 10m pręty to moja elektrownia uzyska większą moc (ze względu na powierzchnię zakreśloną) niż śmigła (nie pręty) długości 5m? To dlaczego podczas silnych wiatrów, śmigła ustawione "z wiatrem" mimo tej samej "powierzchni zakreślonej" nie dają tej samej mocy i wiatrak stoi?

    Dodatkowo przypomnę co Kolega napisał:

    Rzuuf wrote:
    ...
    W HAWT prędkość końców śmigieł jest większa, niż prędkość wiatru, dzięki czemu turbina ma wyższą prędkość obrotową, a generator prądu - wyższą wydajność.


    Czyli: "turbina ma wyższą wydajność bo końcówki śmigieł mają większą prędkość niż prędkość wiatru". Coś źle zrozumiałem?

    Rzuuf wrote:
    ...
    Erbit wrote:
    HAWT wirują z prędkością wiatru?
    Turbiny HAWT mają "współczynnik szybkobieżności", Kolega chyba nie zna tego pojęcia?

    Chyba nie, za to Kolega pomylił to z "wyróżnikiem szybkobieżności", który to związany jest ze wszystkimi maszynami wirującymi - nie tylko z "wiatrakami".
    Biorąc nawet pod uwagę, że Kolega miał na myśli "wyróżnik szybkobieżności" to jest to tylko jeden z elementów od którego zależna jest moc użyteczna HAWT czy też VAHT. Kolega zapomniał o innych bardziej istotnych.

    Dodano po 32 [minuty]:

    Szyszkownik Kilkujadek wrote:
    ...
    Dlaczego mimo teoretycznie lepszych parametrów VAWT (wyższa sprawność, mniejszy hałas, wyższa trwałość, większa odporność uszkodzenia silnym wiatrem, start przy mniejszej prędkości wiatru, mniejsze zagrożenie dla ptaków) ...



    To nie prawda, co Kolega "wyczytał". VAWT ma wyższą sprawność jedynie przy słabych wiatrach - dlatego lepiej nadaje się do umieszczania nisko, gdzie wiatry są osłabione ukształtowaniem terenu (zabudowy, drzewa, etc) i dodatkowo dochodzi do prądów wirowych (z powodu tego samego ukształtowania terenu).

    HAWT umieszczone "wysoko" gdzie nie ma zawirowań i wiatry są stabilniejsze są dużo bardziej wydajne. Nieco światła na sprawę, o którą Kolega pyta można wyjąć np. z takiego materiału -> PDF.
  • #2347
    Rzuuf
    Level 43  
    Żeby nie było nieporozumień: pręt (o niewielkiej powierzchni) NIE JEST śmigłem ale umieszczony między łopatą a piastą działa tak, jakby śmigło było rzeczywiście większe (czyli o większej średnicy). Ten kawałek "prawie pusty", miedzy piastą a łopatą, ma niewielki wkład w "uzysk" energii.

    A teraz piękny kawałek łączki dla językoznawców: jaka jest różnica między wyróżnikiem a współczynnikiem. Będzie o czym dyskutować przez kilka stron ...

    Wykorzystywanie słabych wiatrów - nawet z najwyższą sprawnością - ma mało sensu, bo energia niesiona takimi wiatrami jest nikła!| Wiatr 10m/sek niesie 8 razy więcej energii, niż wiatr 5m/sek, i różnicy sprawności o 20% nikt nie zauważy! Podobno ta "wyższość" VAWT pojawia się poniżej 4m/sek, gdy wiatr ma tylko 6% energii tego z 10m/sek ...
    A umieszczanie turbin nisko, gdzie są kiepskie warunki, jest znów marnotrawstwem materiału i roboty ...

    Erbit, Ty się nie przejmuj tym, co ja piszę, oczywiście racja jest po Twojej stronie, tylko turbiny ciągle o tym nie wiedzą ...

    Zrób coś pozytywnego, czego ja nie potrafię: pokaż konstrukcję turbiny VAWT, która z 1kg konstrukcji daje więcej kW, niż HAWT, przy tym samym (dobrym!) wietrze!
  • #2351
    _jta_
    Electronics specialist
    Zapewne na VAWT (vertical-axis wind turbine, czyli wiatrak o osi pionowej) trzeba znacznie więcej materiału, niż na HAWT (horizontal-..., czyli o osi poziomej) - natomiast dla VAWT są znacznie mniejsze wymagania co do tego materiału - sam wiatrak musi być solidny, ale jest mały, duża jest obudowa, a dla HAWT duży jest wiatrak.
  • #2352
    Rzuuf
    Level 43  
    Dane meteorologiczne dla Polski podają, ze wiatry 10m/sek są przez kilkadziesiąt godzin w roku. Źródła niemieckie szacują, że moc użyteczna średnia to ok. 4% mocy zainstalowanej.
    Z tego wynika, że wiatrak o mocy zainstalowanej 3kW da średnio 120W.
    Wiatrak o mocy nominalnej 3kW przy wiatrach 10m/sek w wersji HAWT ma śmigło o średnicy 4,5m, a VAWT w wersji przedstawionej na zdjęciu #2344 musi mieć "bęben" o średnicy 9m i wysokości 5m.
    Prądnica o mocy 3kW przy 3000 obr/min waży ok. 30kg, natomiast wolnoobrotowa (300obr/min) - 10 razy tyle. Opłaca się dać przekładnię (choćby od motocykla).
    Tanie pomiary? Bardzo prosto: wiatraczek z 4 połówek piłeczek do ping-ponga i licznik rowerowy, cała "inwestycja" na poziomie 2 czteropaków Okocimia. Wiatraczek można "wyskalować", wystawiając go za okno z jadącego ze znaną prędkością samochodu ...
  • #2353
    Erbit
    Level 42  
    Rzuuf wrote:
    Dane meteorologiczne dla Polski podają, ...


    "Dane meteorologiczne" można brać pod uwagę gdy się stawia farmę wiatrową. Dla pojedynczego wiatraka schowanego pomiędzy przeszkodami w terenie mają się one ni jak. Mam u siebie taki "kanał" między dwoma budynkami gdzie nawet latem gdy osika oddalona o 15 metrów ani drgnie ja mam tam cug. Slaby bo slaby (nie sprawdzałem) ale sądzę, że VAHT by się kręcił.
  • #2354
    _jta_
    Electronics specialist
    Ja na osiedlu mam tak, że gdzie indziej ledwie dmucha, a u nas w "korytarzu" między budynkami silna wichura. Aż się prosi postawić wiatrak...

    Pod budynkiem długim na 300 metrów jest kilka przejść. To w nich najsilniej dmucha. Takie przejście zagrodzić podwójną przegrodą, z drzwiami do przechodzenia (podwójna, żeby móc przejść - jakby była pojedyncza, to przy przeciwnym wietrze by się nie dało otworzyć drzwi - coś w stylu śluzy) i kanałem dla wiatraka...
  • #2355
    Rzuuf
    Level 43  
    Szyszkownik Kilkujadek wrote:
    ... średniej prędkości wiatru na poziomie 3 m/s ... siłowni wiatrowej o mocy zainstalowanej 3 kW ...
    Przy prędkości wiatru 3m/sek aby mieć 3kW wiatrak HAWT musiał by mieć średnicę śmigła 165m. Wiatrak VAWT oczywiście musiał by być jeszcze większy!
  • #2356
    _jta_
    Electronics specialist
    Ale nie śmigło, tylko obudowa kierująca ruch powietrza tak, by dał dużą moc na małym śmigiełku. nnDodano po 1 [godziny] 7 [minuty]:nn Ale nie śmigło, tylko obudowa kierująca ruch powietrza tak, by dał dużą moc na małym śmigiełku.

    Jakoś mi się to dziwnie wyświetla. Poczekałem kilkanaście minut, odświeżyłem, i nadal jest to samo:
    Budowa elektrowni wiatrowej-aerodynamika,mechanika,przep
  • #2357
    JESIOTR1
    Level 33  
    _jta_ wrote:
    na VAWT ( czyli wiatrak o osi pionowej) trzeba znacznie więcej materiału,

    Z tego większego materiału można zbudować ciężkie koło zamachowe i dużą osłonę, obudowę kierująca ruch powietrza tak, by dał dużą moc na małym śmigiełku.
  • #2358
    TOMSON
    Level 19  
    Czy pionowa czy pozioma fizyki nie da się oszukać

    Zamieszczam symulację elektrowni wiatrowej pionowej

    trzy płaty o długości 4m na średnicy 4 metrów Cięciwa płata 40cm zbieżna na końcu do 20 cm kąt zaklinowania płata 0°

    Profil płata to DU 06-W-200

    Współczynnik TSR = 3

    Moc i moment obrotowy przy prędkości 3m/s , 5m/s , 8 m/s na wykresie w prawym dolnym rogu


    Budowa elektrowni wiatrowej-aerodynamika,mechanika,przep
    Budowa elektrowni wiatrowej-aerodynamika,mechanika,przep
    Budowa elektrowni wiatrowej-aerodynamika,mechanika,przep
  • #2361
    marian7k
    Level 14  
    Napisz jak się sprawował polecił byś taką konstrukcję , wady, zalety?
  • #2362
    wiete
    Level 14  
    Mój kiedyś miał takie 3 proste skrzydła o średnicy 8,5 metra ale prądnica się nie sprawdziła.Teraz zakupię prądnice na 600 obrotów i zrobię do niej skrzydła.Na zdjęciu skrzydła po uszkodzeniu.
  • #2363
    wiete
    Level 14  
    Budowa elektrowni wiatrowej-aerodynamika,mechanika,przep

    Dodano po 18 [godziny] 10 [minuty]:

    Znalazłem informację z 2016 roku o niezwykłym wiatraku w Rębielicach Królewskich którego projektantem i wykonawcą był śp.Józef Antos i jego śmierci.Szkoda jego trudu i poświęcenia,heroicznej pracy którą wykonał by to jego dzieło niszczało.Od dawna wiedziałem o tym wiatraku i miałem nadzieję że dojdzie do finału lecz się nie udało.

    http://odkrytekrainy.blogspot.com/2016/07/rebielice-krolewskie-wiatrak.html

    https://www.youtube.com/watch?v=3F0Xgsy5u1U

    https://www.youtube.com/watch?v=NzZr6YPCy3s
  • #2364
    Kiearok
    Level 10  
    Witajcie.
    Szukam stacji meteo z danymi archiwalnymi zawierającymi godzinowe wartości prędkości wiatru oraz kierunku w stopniach.
    Najlepiej, żeby dało się te dane wyeksportować do pliku kalkulacyjnego.

    Zna ktoś stronę lepszą niż ta:
    https://www.meteo.waw.pl/hist.pl

    Niestety tam wartości trzeba by odczytywać z wykresów i ręcznie przepisywać do arkusza.
    No chyba, że twórcy strony udostępniliby mi pliki.

    Dane te są mi potrzebne do określenia opłacalności budowy rotorowej turbiny wiatrowej usytuowanej nad dachem równolegle do kalenicy w ściśle określonym miejscu, czyli w środku tworzącego się wiru, zależnego od geometrii dachu dwuspadowego.
    Ze względu na specyficzny ruch powietrza nad stroną zawietrzną dachu dwuspadowego sprawność turbin rotorowych bardzo się poprawia, ponieważ strona "powracająca" turbiny rotorowej nie jest hamowana, a wręcz przeciwnie, jest dodatkowo napędzana.
    W dodatku przeszkoda w postaci budynku z dachem dwuspadowym powoduje znaczny wzrost ciśnienia powietrza i prędkości wiatru na niewielkiej wysokości nad kalenicą.
    Usytuowanie nad kalenicą rzędu małych turbin HAWT jest nieopłacalne, ale poziomo ustawiona turbina VAWT może wykorzystać cały obszar zwiększonej prędkości wiatru.
    Duża powierzchnia turbiny i zwiększona prędkość wiatru pozwoliłaby osiągać bardzo duże wartości wytwarzanego prądu, ale wadą takiego rozwiązania byłoby znaczne uzależnienie od kierunku wiatru, ponieważ przy kącie wiatru mniejszym niż 90 stopni względem kalenicy sprawność by się zmniejszała, a przy kącie 40 stopni spadła by już do zera.
    Z tego wszystkiego sens budowy turbiny naddachowej jest w przypadku budynku usytuowanego kalenicą prostopadle do najczęstszych i najsilniejszych wiatrów.
    Powyższe informacje potwierdziłem eksperymentalnie na modelu w trochę prymitywnych bo domowych warunkach i udostępniłem w poniższym filmie:
    https://youtu.be/jSti2kbId9c?t=116

    W filmie miałem na myśli kierunek wiatru zbliżony do kierunku północ-południe. A wyliczenia na końcu zawierają bardzo zaniżone wartości wytwarzanego prądu, ponieważ nie uwzględniłem przyśpieszenia wiatru nad kalenicą.
  • #2365
    Kiearok
    Level 10  
    Dane archiwalne w postaci liczbowej dotyczące prędkości i kierunku wiatru są udostępniane chyba tylko odpłatnie i to wcale nie tanio.
    Ostrzegam, że niektóre strony podają nawet fałszywe informacje, które nie pochodzą z pomiarów lecz najprawdopodobniej z prognoz.
    Uważam, że najpewniej kupić takie dane bezpośrednio z interesującej nas stacji meteorologicznej i w dodatku koszt będzie w realiach polskich a nie zachodnich.
  • #2366
    Kao
    Level 15  
    Najlepiej założyć stację, też tak myślałem, założyłem na szczycie (kalenicy) i dobrze że to zrobiłem bo tego wiatru jednak nie jest zbyt dużo, więc pomysł budowania wiatraka na kalenicy wybiłem sobie z głowy. Ogólnie mam wrażenie, że prędkość wiatru w miejscu gdzie mieszkam spadła.
  • #2367
    Kiearok
    Level 10  
    Kao wrote:
    Najlepiej założyć stację, też tak myślałem, założyłem na szczycie (kalenicy) i dobrze że to zrobiłem bo tego wiatru jednak nie jest zbyt dużo, więc pomysł budowania wiatraka na kalenicy wybiłem sobie z głowy. Ogólnie mam wrażenie, że prędkość wiatru w miejscu gdzie mieszkam spadła.


    Stacja na dachu to nie był dobry pomysł. Najprawdopodobniej masz przekłamane wyniki, ponieważ w zależności od kierunku wiatru w danym miejscu na dachem prędkość może się zmniejszać lub wzmagać. Popatrz na dane z literatury:

    Budowa elektrowni wiatrowej-aerodynamika,mechanika,przepRozkład wa...20 st..jpg Download (117.81 kB)
    Rozkład wartości współczynnika ciśnienia zewnętrznego na dachu modelu budynku o kącie spadku dachu 20 st. [1]

    Budowa elektrowni wiatrowej-aerodynamika,mechanika,przepRozkład wa...45 st..jpg Download (67.25 kB)
    Rozkład wartości współczynnika ciśnienia zewnętrznego na dachu modelu budynku o kącie spadku dachu 45 st. [1]

    Budowa elektrowni wiatrowej-aerodynamika,mechanika,przepLinie prąd...,6 st..jpg Download (43.33 kB)
    Linie prądu wokół budynku z dachem o kącie spadku 26,6 st. [2]

    Źródła:
    1. M. Jensen, N. Franck, Model-Scale Tests in Turbulent Wind,art II, Wind Loads on Buildings,The Danish Technical Press, Copenhagen 1965.
    2. M.G. Melaragno, Wind in Architectural and En/ironmental Design, Van Nostrand Reinhold Company, New York 1982.
  • #2368
    Jarek Kordalewski
    Level 18  
    Kiearok wrote:
    Ostrzegam, że niektóre strony podają nawet fałszywe informacje, które nie pochodzą z pomiarów lecz najprawdopodobniej z prognoz

    Poza tym prędkość wiatru bardzo zależy od miejsca pomiaru. W każdym razie u mnie (maszt 12m) prędkość wiatru jest ok 10-20% niższa niż w prognozie ICM. Jak podają 5 m/s to tak naprawdę jest 4 m/s. Istotna jest też stabilność kierunku wiatru, gdyż przy zmiennym kierunku wiatrak jest przez mniejszy % czasu ustawiony w optymalnym kierunku. W przypadku małego wiatraka, kierowanego ogonem (tak jak w moim przypadku) dochodzi jeszcze efekt odwracania gondoli podczas silnych podmuchów i związanego z nimi zwiększania obciążenia prądnicy. Powoduje to oscylacje mocy użytecznej i spadek mocy średniej generowanej przez wiatrak.
  • #2369
    Kiearok
    Level 10  
    Stacja z której pomiary są mi potrzebne jest dosyć dobrze usytuowana.
    Mam wątpliwości odnośnie tych drzew od strony zachodniej, ale mnie najbardziej interesują wartości prędkości wiatru z północnego zachodu i południowego wschodu, a na tych kierunkach teren jest "czysty", więc mogę na tych danych spokojnie bazować.
    Prędkość wiatru, prędkość maksymalna wiatru i kierunek wiatru są podawane co 10 minut.
    Budowa elektrowni wiatrowej-aerodynamika,mechanika,przepStacja met..(1).jpg Download (457.06 kB) Budowa elektrowni wiatrowej-aerodynamika,mechanika,przepStacja met..(2).jpg Download (198.41 kB) Budowa elektrowni wiatrowej-aerodynamika,mechanika,przepStacja met..(3).jpg Download (400.65 kB)
  • #2370
    Jarek Kordalewski
    Level 18  
    Erbit wrote:
    Slaby bo slaby (nie sprawdzałem) ale sądzę, że VAHT by się kręcił.

    Od "by się kręcił" daleka droga do produkcji energii. Istotna jest też stabilność wiatru w jednostce czasu. Przy porywach wiatru obciążony wiatrak nie zdąży się rozpędzić do prędkości "produkcyjnej". Widzę to na przykładzie mojej elektrowni. Lepszy jest stabilny wiatr 3 m/s niż porywy z 2 do 4 m/s (dające w efekcie taką samą średnią prędkość wiatru).