Jak vypočítat výkon větrného generátoru pro dům?
Pro výběr elektrické instalace generující vítr je nutné co nejpřesněji určit nejkonstantnější směr a průměrnou rychlost větru v místě, kde má být zařízení instalováno. Je nutné pochopit, že lopatky větrného generátoru se začínají otáčet při rychlosti větru 2 m/s. Maximální účinnosti instalace je dosaženo při rychlosti větru 9 – 12 m/s.
Pro dodávku elektřiny do malého venkovského domu potřebujete generátor o jmenovitém výkonu alespoň 1 kWh, generovaný při rychlosti větru asi 8 m/s.
Výkon větrné elektrické instalace do značné míry závisí na rychlosti větru a průměru pracovní vrtule.
Pro výpočet výkonnostních charakteristik větrné turbíny pro malý venkovský dům můžete použít následující vzorce:
1. Výpočet větrného generátoru na základě oblasti rotace
P = 0,6*S*V 3,
S — Plocha (m2), kolmá na směr větru;
V — Rychlost větru (metry za sekundu).
P – Výkon generátoru, kW
2. Výpočet větrného generátoru na základě průměru vrtule
P = D 2 *V 3 /7000,
D — Průměr šroubu (metry);
V – Rychlost větru (metry za sekundu).
P – Výkon generátoru, kW
3.Složitější výpočet zohledňující hustotu proudění vzduchu
Přesnější výpočet lze provést pomocí následujícího vzorce:
P = ξ • π • R2 • 0,5 • V3 • ρ • ηred • ηgen
ξ — koeficient využití větrné energie (ve jmenovitém režimu u vysokorychlostních větrných turbín dosahuje maxima ξmax = 0,4 ÷ 0,5), veličina neměřitelná
R — poloměr rotoru, jednotka měření — m
V — rychlost proudění vzduchu, jednotka měření — m/s
ρ — hustota vzduchu, měrná jednotka — kg/m3
ηed — Účinnost převodovky, jednotka měření — procenta
ηgen — Účinnost generátoru, jednotka měření — procenta
Obecná doporučení
Je zřejmé, že pro výběr nejoptimálnějšího průměru vrtule větrného generátoru je nutné znát průměrnou rychlost větru v místě plánované instalace. Množství elektřiny vyrobené větrným mlýnem roste v krychlovém poměru s rostoucí rychlostí větru. Pokud se například rychlost větru zvýší 2krát, kinetická energie generovaná rotorem se zvýší 8krát. Můžeme tedy dojít k závěru, že rychlost větru je nejdůležitějším faktorem ovlivňujícím výkon zařízení jako celku.
Při výběru místa pro instalaci větrné elektroinstalace jsou nejvhodnější plochy s minimálním počtem zábran proti větru (bez velkých stromů a budov) ve vzdálenosti minimálně 25-30 metrů od obytného domu (do nezapomeňte, že větrné generátory během provozu velmi hlasitě hučí). Výška středu rotoru větrného mlýna by měla být alespoň o 3-5 metrů vyšší než nejbližší budovy. Na větrném průjezdu by neměly být žádné stromy ani budovy. Vrcholy kopců nebo horská pásma s otevřeným terénem jsou nejvhodnějšími místy pro větrné generátory.
Pokud se váš venkovský dům neplánuje připojit ke společné síti, měli byste zvážit možnost kombinovaných systémů:
- WPP + solární panely
- WES + Diesel
Kombinované možnosti pomohou vyřešit problémy v oblastech, kde je vítr proměnlivý nebo závisí na ročním období, a tato možnost je také relevantní pro solární panely.
Online kalkulačka pro výpočet větrné turbíny
Hlavní 
Osvědčení alternativní energie Výroba větrné energie
Na internetu, včetně našich webových stránek, je zveřejněno mnoho článků o tom, jak vypočítat systém se solárními panely pro konkrétní dům, chatu, kancelář nebo průmyslovou budovu. Není možné se nedotknout tématu výpočtu systému obsahujícího větrný generátor.
Jemnosti výpočtu energie generované větrným generátorem
Větrný generátor v systému mimo síť je mimořádně užitečný. Především proto, že jeho produkce nemá výraznou závislost na ročních obdobích. Solární panely fungují dobře v létě a špatně v zimě, zatímco větrné turbíny zůstávají účinné v zimě. Je důležité, aby byly silné větry obvykle pozorovány za oblačného počasí, takže kombinované použití větrných generátorů a solárních panelů je zcela oprávněné.
Hlavním problémem větrných turbín je, že jsou neúčinné při nízkých rychlostech větru. Když se podíváte pozorně na křivku výkonu versus rychlost větru, zjistíte následující: turbína se začne otáčet pouze při rychlosti větru asi 3 metry za sekundu a více či méně patrné, výroba energie začne až v 7 metrech za sekundu.
Větrné generátory jsou docela účinné v pobřežních oblastech nebo ve vyšších nadmořských výškách, kde je rychlost větru vyšší a vítr je častější. Na většině území Ruska je průměrná rychlost větru 4-5 metrů za sekundu, což vytváří nepříznivé podmínky pro použití větrných generátorů. Data jsou však zprůměrována, takže energetický potenciál konkrétní oblasti by měl být studován, pokud existuje podezření, že větrný generátor může být účinný.
Pro zvýšení provozní účinnosti větrných elektráren se používají různá technická řešení:
- Větrný generátor je umístěn na vysokém stožáru. Uveďme příklad: pokud zvýšíte výšku stožáru z 5 na 20 metrů, výkon se zvýší 2krát;
- Používají se větrné generátory s vertikálními lopatkami. Vertikální turbíny jsou účinnější při nízkém větru a jsou také méně hlučné, nicméně jejich cena je výrazně vyšší než u horizontálních;
- používají se speciální regulátory nabíjení, které při nízké rychlosti větru nejprve umožní roztočení lopatek a teprve potom připojí zátěž. V tomto režimu větrný generátor vyrábí určité množství energie, i když malé, při slabém větru.
On-line kalkulačka pro výpočet energie větrného mlýna
Přejděme nyní k metodám výpočtu systémů s větrnými elektrárnami. Při koupi zařízení budete znát jeho deklarovaný jmenovitý výkon a v návodu najdete i graf závislosti výkonu vyrobeného „větrným mlýnem“ na rychlosti větru. S těmito údaji je poměrně obtížné odhadnout množství vyrobené energie, takže pro další uvažování je třeba použít některý ze speciálních programů, které zohledňují meteorologická data ve vaší oblasti. Zveme vás k využití pohodlné služby – on-line kalkulačky na našich webových stránkách. Program zohledňuje umístění instalace, výšku stožáru a také terén. Pokud má elektrárna solární panely, může kalkulátor provádět výpočty pro celý systém a získávat data a grafy celkové i samostatné výroby energie.
Obr. 1. Výpočet denní spotřeby (vytížení).
Obr.2. Výběr solárních panelů a větrných turbín. Individuální rozvrhy průměrné denní produkce.
Obr.3. Nahrání grafu průměrné denní produkce všech zdrojů energie.
Nezapomeňte, že program nemůže brát v úvahu vliv místních prvků (objekty, stromy, obklopující budovy atd.), které stíní solární panely nebo vnášejí do proudění vzduchu turbulence, tyto faktory je třeba brát v úvahu samostatně.
