Megújuló energiaforrások BMEGEENAEK6

2012.03.07.

Kaszás Csilla

Előadás vázlata A szél sajátosságai

Szélenergia-hasznosítás elmélete

Szélenergia-hasznosítás története

Szélenergia-hasznosító berendezések alaptípusai

Mi a szél? (!) Légtömegek felszínnel párhuzamos mozgása

Teljesítménye:

Adott felületen (A) áthaladó légtömeg teljesítménye:

Szél eredete Napsugárzás

Különböző felületek

Egyenlőtlen felmelegedés

Sűrűségkülönbség

Nyomáskülönbség

Levegő áramlása

Egyéb hatások:

Coriolis erő

Gravitáció, felhajtó-erő

Globális szélrendszerek

http://serc.carleton.edu

Helyi szelek Parti szél Hegy-völgyi szél

Magyarország szélviszonyai Kárpát-medence

É-K-i szélcsatorna

É-Ny-i szélcsatorna

http://www.idokep.hu

Magyarország széltérképe

OMSZ

Európa széltérképe

Szélsebesség jellemzői A szél sebességének nagysága és iránya

térben és időben változik -> mérés

Jellemzők leírására:

Magasságtól való függés -> szélprofil

Időtől való függés -> szélsebesség gyakorisági eloszlása

Irány -> szélrózsa

Szélsebesség mérése Kanalas anemométer

Kellő magasságban

Minél hosszabb távon (min 1 év)

Rögzítendő:

Szélsebesség

Szélirány

(általában 10 perces átlag adatok)

http://shop.idokep.hu

Érdesség hatása Érdességi hossz:

terepszinttől mért, ahol a szélsebesség elméletileg zérus. 0,0002 és 1,6 méter között lehet.

Érdességi osztályok: 0 vizek felszínei 0,5 nyílt terep finom felszínnel (aszfalt, legelő) 1 mg-i terület kerítések és fasorok nélkül 1,5 mg-i terület ritka, max. 8 m magas fasorokkal 2 mg-i terület sűrűbb mezővédő fasorokkal 2,5 mg-i terület sok épülettel és tereptárggyal 3 falvak, kisvárosok vagy hegyi mg-i területek 3,5 nagyvárosok sűrű magas épületekkel 4 metropoliszok felhőkarcolókkal

Szélprofil (!) Szélprofil-formula:

v = vref · ln(z/z0) / ln(zref/z0) ahol: v sebesség a felszíntől z magasságban vref ismert viszonyítási sebesség zref

magasságban z0 érdességi hossz adott szélirányban

Hellmann képlet: vref/v = (zref/z)α ahol: α Hellmann-féle szélprofil kitevő értéke 0,1-0,8

Hellmann kitevő

MOV_R H1 Szélerőmű Kft.

Hellmann kitevő hatása a szélprofilra

Szélsebesség-gyakoriság Weibull eloszlással közelíthető (!)

(az egyenletet nem kell tudni)

k: alaktényező λ: skálatényező

Ha k=2 Rayleigh eloszlás

Jellemző adatok (Mo-i viszonylatban kedvező telephely)

Rayleigh eloszlás

átlagos sebesség 7 m/s

medián 6,6 m/s (terület fele, tehát az időtartam fele)

módusz 5,5 m/s (a leggyakoribb sebesség)

Szélsebesség

gyakorisága Energia-

tartalom

Szélrózsa

MOV-R H1

Betz-törvény (!)

Szél mozgási energiájának mekkora része hasznosítható maximálisan?

A mozgási energia kinyerésével a szél sebessége csökken.

Betz-törvény (!) Hasznosítható teljesítmény:

szél teljesítménye a berendezés előtt - berendezés után

)/2

Egy szélturbina maximális hatásfoka 16/27

Szélenergia-hasznosítás történelme Többezer éves múlt: hajózás, szélmalmok Perzsiában

Európában a XIX. században tetőzött (Hollandia, Németország, Dánia, Anglia)

XX. század eleje USA

XX. század közepétől elkezdődik a modern szélturbinák fejlődése

1973 olajválság

Németország K+F

Kezdetek

http://bearyvillage.com

http://www.winddose.com http://www.carolinemawer.co.uk

XIX. Század (holland típusú)

http://newinireland.com http://joseherworld.blogspot.com

Amerikai többlapátos

http://www.water-trade.nl

Modern szélturbinák

http://accessscience.com

10-15 éve

Enercon 7,5 MW

A jövő? http://www.treehugger.com

http://windy-future.info

http://www.geekologie.com

http://www.techthefuture.com

Szélturbina-típusok csoportosítása Tengely szerint

Vízszintes tengelyű

Függőleges tengelyű

Savonius

http://www.ecosources.info

Darrieus

http://www.ecosources.info

http://www.archiexpo.com

Szélturbina-típusok csoportosítása Gyorsjárási tényező szerint

Lassújárású

gyorsjárású

Gyorsjárási tényező Gyorsjárási tényező (tsr) Teljesítménytényező

u: lapát kerületi sebessége

v0: szélsebesség a turbina előtt

>3 gyorsjárású

<3 lassújárású

00 v

R

v

u

Különböző szélturbina-típusok teljesítménytényezője a gyorsjárási tényező függvényében (!)

Szélturbina-típusok csoportosítása Lapátok száma szerint

Egylapátos

Kétlapátos

Háromlapátos

Négylapátos

Többlapátos

Egylapátos turbinák

http://www.residential-wind-power.com http://www.wind-energy-the-facts.org

Kétlapátos turbinák

http://www.wind-energy-the-facts.org

Szélturbina-típusok csoportosítása Turbinát hajtó erő szerint

Alaki ellenállást hasznosító (Savonius)

Felhajtóerőt hasznosító

Felhajtóerő

Jövő héten: modern szélturbinák felépítése, működése, üzemeltetése