Větrná elektrárna by v zimě zachránila spotřebu

[? střídač]

střídači, střídači
viewtopic.php?f=41&t=463&p=27051#p27049

Chápu, chápu, jo jo. Jak chybí, tak chybí

[tomas]

>>Láká to snahou umístit regulátor s měničem co nejblíže k větrníku, ale je nutné si uvědomit že energie z větrníku je střídavá a teče třemi dráty (tři fáze).

No jde o to, jaký má měnič převod nahoru při cut-in. Pokud má převod třeba 3x, pak za usměrňovačem 2 dráty a před usměrňovačem 3 dráty. Tedy úspora energie jen na ztrátách v drátech 33% ale bude tam menší proud, takže dohromady asi 44% oproti dvěma drátům (=usměrňovač u turbíny).

Názornější a správnější asi bude když nebudu psát že těmi dráty teče energie, ale správně elektrony.
U třech fází elektrony tečou dvěma dráty a třetím se vrací. Mimo okamžik kdy je jedna fáze na 0V, to potom tečou elektrony pouze jedním vodičem a druhým se vrací zpět, proto při souměrné zátěži nulákem nic neteče. Oproti DC kde tečou elektrony jedním vodičem tam a druhým zpět. Z toho mi vychází že elektrony u tří fází budou překonávat odpor 1/2R tam (dva vodiče paralelně) + R (jeden vodič zpět) =1,5R. Pokud použiji stejný kabel (a srovnáváme stejné zařízení a investice) i pro DC tak přece nenechám jedu žílu ležet ladem, ale spojím dvě žíly paralelně a zase dostanu 1,5R. Dále musím promyslet jaké proudy tečou před a za usměrňovačem. Ale myslím že to raději změřím jak bude foukat

Regulátor ale není stavěný na to, aby mohl být u větrníku, nemá dostatečné krytí a někdo by ho ukradl. Pod větrníkem by se musela postavit nějaká bouda.

Ovšem proud před měničem například 3A a za měničem 1A, tam je ztráta na kabelu 3 x menší, tedy ztráty nižší o 66%.

Jednoznačně vítězí dát měnič k turbíně. Počítám to z hlavy takže jsem se možná někde sekl, ale v principu to musí vycházet lépe, když ho dáte k turbíně, pro oblast účinnosti měniče. Pro oblast nad napětím baterie, kdy měnič nereaguje (jste si tím jistý??? já moc ne...je možné, že to transformuje pořád! číňanům nevěřit a přeměřit ) by to bylo spíše horší.

Jsem si jistý, koukal jsem tomu na střeva (tak jako na většinu věcí které si koupím a některé koupím jen proto abych na nich provedl špionáž Manuálům a technickým parametrům věřím až potom co si prohlídnu střeva). Mezi vstupem a výstupem měniče je dioda. A ta se otevře pokud na vstupu do měniče značně být vyšší napětí (o úbytek napětí na diodě) než na výstupu z měniče (napětí akumulátoru). Ta dioda je takový bypass přes měnič. A už dle velikosti toho měniče a impulzního trafa, nebude mít ten měnič zřejmě více jak 1kW.

>> Vím a možná je toto řešení již překonané a technicky zastaralé.

No o tom se tu několik příspěvků výše všichni bavíme.

Zvědavá otázka - předpokládám, že měnič má usměrňovač v sobě?? Nebo máte externí?? Pokud externí, tak výměna za Schottky v tomto případě ušetří sakra hodně, víc než jakékoli drátování a další spekulování. Doporučuji někde sehnat 6 kousků S60SC4M a zapojit do 3F můstku.

Energie z větrníku na třech svorkách vpravo dole putuje přes vypínač který vypne do zkratu (brzda) jde na třífázový usměrňovač a z něj na dvojitou diodu MDA 200-10 a přes D1 vodičem R1 do DC/DC měniče na desce vlevo dole. Nebo přes D2 na druhou dvojitou diodu a svorku dump load D+. Dioda D2 a D3 je bypass přes měnič. Vodičem R2 teče energie z měniče do baterie B+. Přes diodu D4 je možnost připojit solární panely. Dump load je regulovaný PWM na přes záporný pól.

[kybos]

U třech fází elektrony tečou dvěma dráty a třetím se vrací. Mimo okamžik kdy je jedna fáze na 0V, to potom tečou elektrony pouze jedním vodičem a druhým se vrací zpět, proto při souměrné zátěži nulákem nic neteče. Oproti DC kde tečou elektrony jedním vodičem tam a druhým zpět. Z toho mi vychází že elektrony u tří fází budou překonávat odpor 1/2R tam (dva vodiče paralelně) + R (jeden vodič zpět) =1,5R. Pokud použiji stejný kabel (a srovnáváme stejné zařízení a investice) i pro DC tak přece nenechám jedu žílu ležet ladem, ale spojím dvě žíly paralelně a zase dostanu 1,5R. Dále musím promyslet jaké proudy tečou před a za usměrňovačem.

Ono je to kapánek složitější, jelikož za třífázovým vedením není lineární rezistor ale nelineární usměrňovač, navíc často následovaný filtračním kondenzátorem. Z toho vyplývá, že usměrňovací diody mohou mít relativně malý úhel otevření a vedením tedy teče impulsní proud, jehož efektivní hodnota je vyšší než hodnota střední. Ztráty se odvíjejí od hodnoty efektivní. Proto je tedy z hlediska ztrát je výhodnější na delší úsek vedení použít proud stejnosměrný, než pulsní. Nehledě k tomu, že pokud se usměrňovač nainstaluje přímo do průvanu ke generátoru, není jej třeba uměle chladit nespolehlivými a zbytečně hlučícími ventilátory.

[? solárník]

tomas: asi jsme to podali moc složitě a já to střílel od oka. Řeknu to tedy jednoduše. Pokud máte turbínu, co dodávala jen při vichřičce, pak by měnič musel zvyšovat napětí nejméně 3x a tudíž snižovat proud také 3x. Pokud byste použil ony stávající 3 dráty na DC, tím lépe. Faktem zůstává, že před měničem bude v době jeho záběru 3x takový proud, než za ním. A nebo ještě vícekrát.

Tak a teď mi odpovězte. Je lepší prohánět 70 metry drátu trojnásobný nebo jednonásobný proud? Odpovězte si sám a pak tam prosím vás namontujte tu krabičku a nějak to zabezpečte

[? KUTIL]

Čo to tu melieš? Funkcia príkonu (zelená čiara) je hyperbolická preto, že je počítaná podľa pohybovej rovnice vzduchovej hmoty, toho známeho vzorca Príkon=1/2*hustota*tretia mocnina ok. rýchlosti vetra*zametaná plocha*účinnosť. Rýchlobežnosť sa v tom vzorci nevyskytuje. Ak si chceš len pokecať, tak OK. Ale o výpočte veternej turbíny a vzťahoch okolo nej zjavne nemáš šajnu!

Admin edit: Chovejte se prosím slušně, děkuji za pochopení.

[? solárník]

To by ta příroda byla moc jednoduchá. On i výkon fuku větru roste s třetí mocninou.
Jen pro doplnění: x/y je náplň učiva základní školy. Odhaduji tak v sedmičce.

Nemám tušení, co má třetí mocnina výkonu fuku společného s jednoduchou přímou úměrou mezi otáčkami rotoru a rychlostí větru při konstantní rychloběžnosti. Asi že příroda je někdy opravdu jednoduchá a nekdy si vymýšlí třetí mocniny, aby nás chudáky zmátla. Ale zas bychom se neměli o čem hádat, pardon vědecky diskutovat. Když už jsme to v té sedmičce na základce nestihli.

[? KUTIL]

Pre střídače: Píšeš, že rýchloběžnost lambda = U/V, kde U je rychlost konce listu při otáčení rotoru a V je rychlost větru.
Z tohoto je jednoznačné matematicky a snad i ničím nezpochybnitelné vyplývá, že U je konstrukční veličina, za běhu ničím neovlivnitelná a pro danou konstrukci a dané otáčky konstanta. Je li U nezpochybnitelně konstanta, pak rychloběžnost je konstanta x rychlost větru pro dané otáčky vrtule..
Akáže je U (obvodová rýchlosť vrtule) nezpochybniteľná konštanta? Obvodová rýchlosť je predsa čistá premenná!!
Akú školu si to preboha študoval ty?

[? solárník]

Prosím, zanechme toho. Mám pocit, že co se týče aerodynamiky je pan "KUTIL" alias pan J. nezpochybnitelný odborník a v této oblasti není nutno se s ním přít, protože má pravdu. Sice mu uniklo, že střídač v té větě celkem nesmyslně použil spojení "pro dané otáčky", což je pak U opravdu konstanta, ale to je jen přehlédnutí, které nic nemění na tom, že si osobně nemyslím, že by se pan "KUTIL" v oblasti aerodynamiky mohl mýlit. Naopak si myslím, že by nás ji mohl učit.

Jediná věc, se kterou jsme s ním chtěli polemizovat je přizpůsobení alternátoru k baterii, kde jsme mu chtěli nastínit výhody použití střídače a vliv na to, že by pak bylo možné ze stejné malé turbíny dostat ne maximálních 500W (jako u klasického návrhu) ale možná i přes 1000W, když bychom to lépe přizpůsobili. Je to vědecká diskuze, která má pomoci něco zlepšit. Nebo by alespoň měla být.

[? solárník]

Zpět k tématu:
Pro názornost připojím následující tabulku a graf:

Předem zdůrazňuji, že uvedená tabulka a graf má několik zjednodušení. Nepočítá s indukčností statoru (která by způsobila ohyb grafu ve vysokých otáčkách dolů, ale to není pro příklad podstatné). Nezabývá se vůbec rotorem turbíny. Nezabývá se ztrátami v usměrňovači. Jde nám pouze o alternátor a jeho připojení do baterie.

Vysvětlivky záhlaví jsou:
Uoc je napětí alternátoru naprázdno
Rs je souhrnný ohmický odpor statoru alternátoru
Ubat je napětí baterie 1, která má pro zjednodušení stále 12 voltů
Ibat je proud do baterie 1
Pbat je výkon do baterie 1
Stejně je tomu pro baterii 2, která má pro zjednodušení stále 20 voltů
P vrtule je mechanický výkon odebíraný alternátorem z rotoru, při zanedbání ztrát, které jsou pro náš příklad nepodstatné

Počáteční hodnoty (otáčky atd. jsem si vymyslel, vše je tedy jen hypotetické za účelem názorného příkladu).

Graf vyjadřuje výkon v našem rozsahu otáček do baterie, která je v jednom případě 12 voltová (modrá) a ve druhém 20 voltová (červená).

Všimněte si, že mechanický výkon, odebíraný alternátorem z vrtule je v obou případech téměř stejný ! (kromě případu, kdy je napětí alternátoru menší nebo stejné jako baterie. A je uveden pouze pro baterii 1, vypočteme jako Uoc krát Ibat, resp. Ibat2)

A to je podstata věci. Do 20V baterie je možné při 110 otáčkách dodat 600 Wattů a do 12 voltové baterie jen 392 Wattů. Na druhé straně při 20 otáčkách se do 12V baterie dodá 32 Wattů a do 20 voltové 0 Wattů.

Kdybychom navrhli turbínku klasicky, pak dostaneme maximální výkon jen 392 Wattů. S měničem ale uděláme co? Transformujeme napětí 20V na výstupu alternátoru na 12V, čímž se nám i zvýší proud a dostaneme do 12V baterie rovných 600Wattů (mínus ztráty měniče). Tedy jako bychom baterii vyměnili za 20 voltovou. A to můžeme udělat pro každé otáčky jinak, optimálně vybrat takové napětí "baterie", které dá nejlepší výsledky.

Všimněte si, že i kdyby měl měnič 90% účinnost (což je dnes už hračka), bude stále výkon do baterie vysoce překračovat výkon bez měniče. Proto nad tím uvažujeme.

Tabulku si můžete zkontrolovat, stačí v podstatě Ohmův zákon. Všechny výpočty souhlasí, pokud je to nutné, napíšu vzorečky. koeficient mezi otáčkami a Uoc jsem nastavil pro názornost na 1. Na procentuální výsledek ale nemá vliv.

[vlkazajac]

Čo to tu melieš? Funkcia príkonu (zelená čiara) je hyperbolická preto, že je počítaná podľa pohybovej rovnice vzduchovej hmoty, toho známeho vzorca Príkon=1/2*hustota*tretia mocnina ok. rýchlosti vetra*zametaná plocha*účinnosť. Rýchlobežnosť sa v tom vzorci nevyskytuje. Ak si chceš len pokecať, tak OK. Ale o výpočte veternej turbíny a vzťahoch okolo nej zjavne nemáš šajnu!

Admin edit: Chovejte se prosím slušně, děkuji za pochopení.

Prispejem k debate vyjasnením fyzikálnych a matematických pojmov.
Výkon vrtule ( používal sa obecný výraz točivý stroj ) je závislý na otáčkach ich treťou mocninou. Krivka je tzv. kubická parabola alebo exponenciálna funkcia s exponentom = 3. Nie je to v žiadnom prípade hyperbola, ktorá o.i. sa líši od exponenciály tým, že má 2 asymptotické osi.
Výkon synchrónneho generátora je závislý na napätí druhou mocninou . Generované napätie je totiž lineárnou funkciou otáčok.
V ustálenom stave je režim týchto dvoch strojov definovaný priesečníkom ich charakteristík, teda dvoch exponenciál s exponentom 2 a 3.

Mať šajn a byť slušný - to je ono ....

[? střídač]

To by ta příroda byla moc jednoduchá. On i výkon fuku větru roste s třetí mocninou.
Jen pro doplnění: x/y je náplň učiva základní školy. Odhaduji tak v sedmičce.

Nemám tušení, co má třetí mocnina výkonu fuku společného s jednoduchou přímou úměrou mezi otáčkami rotoru a rychlostí větru při konstantní rychloběžnosti. Asi že příroda je někdy opravdu jednoduchá a nekdy si vymýšlí třetí mocniny, aby nás chudáky zmátla. Ale zas bychom se neměli o čem hádat, pardon vědecky diskutovat. Když už jsme to v té sedmičce na základce nestihli.

Jak vidím je stále tvrzeno, že:

když auto potřebuje na rychlost 50Km/hod 20Kw, tak na 100Km/hod je třeba 40Kw a F1 s výkonem 1000Kw jede 2500Km/hod.
Stejně tak při rychlosti větru 1m se vrtule točí jednou otáčkou, při 10m 10 otáčkami a při 100m 100 otáčkami.

Sice žitá realita vypovídá o jiných závislostech, ale budiž, nebudu dál zpochybňovat, že:
pevná vrtuľa poháňajúca synchrónny generátor v celom rozsahu rýchlosti vetra pracovať s konštantnou účinnosťou a konštantnou rýchlobežnosťou, Ano souhlasím, že toto tvrzení je pravdivé od rychlosti větru 0m/sec, do nekonečna.
Probůh, kam jsme to v dnešním tržním prostředí došly. Za socíku by alespoň zasáhla strana a vláda a napravila spáchané křivdy na pracujícím lidu.

[? solárník]

Ne, je tu tvrzeno (v souvislosti s tou rychloběžností), že když auto pojede 20 km/h, tak se mu kolo otočí například 10x za minutu. A při 40km/h se otočí 20x za minutu. Rychloběžnost nám udává, jak moc kola prokluzují. Když prokluzují stále procentuálně stejně, popřípadě stále vůbec, pak prostě počty v první větě platí.

[? střídač]

Ne, je tu tvrzeno

Zkusím to naposledy, neb si připadám, že vskutku poručíme jak větru, tak i mechanickým poměrům.

Pojem rychloběžnosti má výhradně a jenom konstrukční význam. Jakmile opustí konstrukční prkno, nastává příroda a ta je odlišná od přání realizátora.

Roste-li výkon větru s druhou mocninou jeho rychlosti (P = c2/2*ni) a výkon vrtule je závislý na otáčkách se třetí mocninou, pan nevím jak dosáhnout poměru těchto rychlostí (rychloběžnosti) v lineární oblasti. Domácí úkol: zanést tuto závislost rychloběžnosti do grafu.

[? solárník]

Roste-li výkon větru s druhou mocninou jeho rychlosti (P = c2/2*ni)

Co to ?? Že by kokain ??

[? solárník]

Dnes jsem narazil na tohle album, je to pár km od nás. Největší dva stroje v ČR - 3 megawatty každý. Fotky z montáže. Nejlepší jsou ty traktory s lany, které jezdily po poli, aby točily s vrtulí, jak jeřábník potřeboval. Když to vidím, tak nechápu, jak se jim to mohlo povést. Jímá mě z toho hrůza a to to vidím jen na fotkách.

http://lipi14.rajce.idnes.cz/Montaz_rot ... _u_Kladna/

druhé menší album tady

http://luniik.rajce.idnes.cz/Vetrna_elektrarna_Pchery

[kybos]

Tady je taky docela pěkný album http://www.fotobanka.cz/galerie/5f1a2ac95356d36c868c781e936bbc07?cat_id=14017&authorId=5f1a2ac95356d36c868c781e936bbc07

[? miroc]

U své VE používám také měnič vlastní konstrukce. Má ale jinou filosofii řízení, než o jakou je zde zájem.

Bolo by možné trošku popísať tu filosofii?

[kybos]

Je to otázka priorit a vstupních požadavků, které se liší od zde popisovaných záměrů.
Nejdříve tedy alespoň hrubá formulace požadavků:
1. Je to VE pro zalévání zahrady, čili na léto a ne na zimu jako je ve zde uvedeném tématu.
2. Musí fungovat dlouhodobě a zcela bezobslužně.
3. Nejvyšší prioritou je bezpečnost (funguje na okraji osídlené oblasti).
4. Další prioritou v pořadí je nízká hlučnost (má vyšší váhu než výstupní výkon).
5. Široký rozsah využitelných rychlostí větru.
6. Dlouhodobá akumulace je řešena vodní nádrží.
7. Musí zvládnout široký teplotní rozsah použitelnosti (nevytápěný a nestíněný provozní prostor).
8. Nepožaduji dodávku maximálního možného množství energie.
9. Musí fungovat v plně ostrovním provozu.
A teď ke způsobu řešení:
Z důvodu bezpečnosti jsem (po několika amatérských konstrukcích) zvolil profesionální rotor odzkoušený ve větrném tunelu s garancí do 50m/s.
Z důvodu nižší hlučnosti jsem zvolil výkonově redundantní typ (nižší otáčky).
Regulátor není standardně sériový ale paralelní (životnost ložisek). Regulace funguje tak, že při zvyšujících se otáčkách se udržuje maximální výkon tak dlouho, dokud napětí baterie nedosáhne na 14,4V potom regulátor ve spínaném režimu sníží výstupní napětí na cca 13,6V a bržděním rotoru udržuje tuto hodnotu. Rotor tak běží v nízkých otáčkách, což má za následek nízkou hlučnost, nízké opotřebení kožisek a vyšší bezpečnost. Výkonová optimalizace se řeší jen do prvního dosažení 14,4V. Po dosažení tohoto bodu nastupují hlediska hlučnosti a bezpečnosti. VE je schopná dodat špičkový výkon 1kW ale reálně napájí 200W vibrační čerpadlo, kterému nevadí ani časté starty. Baterie slouží v podstatě jen k vykrytí krátkodobých špiček a výpadků (+ osvětlení za bezvětří). Teoreticky by stačil i větší kondenzátor - mám tam použitý filtr 3,3F ale chtělo by to ještě alespoň o řád více. Akumulátory do této instalace dávám z odpadu (Pb), které už jinde nefungují (nemají kapacitu) a díky paralelní regulaci (funguje jako obdobně desulfátor) většinou zase nějakou kapacitu za čas získají a za delšího bezvětří se potom využijí. Paralelní regulátor v součinnosti s odklápěním osy rotace funguje jako bezpečnostní pojistka proti přetočení rotoru. Rozdíl mezi klasickým regulátorem pro VE a mým řešením je ten, že u klasiky se při silném větru energie vyrobí a potom se maří v umělé zátěži a v mém případě se tato nepotřebná energie prostě nevyrobí (nenechám rotor roztočit).

[tomas]

Rozdíl mezi klasickým regulátorem pro VE a mým řešením je ten, že u klasiky se při silném větru energie vyrobí a potom se maří v umělé zátěži a v mém případě se tato nepotřebná energie prostě nevyrobí (nenechám rotor roztočit).

Takže tvůj regulátor po nabití akumulátoru větrník sepne do zkratu a zastaví jo?

[? miroc]

Regulátor není standardně sériový ale paralelní (životnost ložisek).

Potreboval by som vysvetliť rozdiel medzi sériovým a paralelným regulátorom a ako to ovplyvňuje životnosť ložísk. Ostatné je jasné. Rozumné riešenie, ak nie je dôležité maximálne využitie vetra.
Ja by som nepotreboval až tak sofistikovaný regulátor, o akom sa tu špekulovalo. Úplne dostatočné by bolo mať možnosť zadefinovať 10-15 bodov krivky, tak ako v TriStare s firmware v.13. Meranie otáčok a vetra a zohľadňovanie týchto parametrov regulátorom, to sú bonusy bez ktorých sa dokážem zaobísť. Zatiaľ som na trhu neobjavil nič podobné TriStaru za rozumnejšiu cenu pre malú VE s výkonom povedzme do 1000W.
Nechce sa na to niekto podujať? Myslím, že pár kusov by sa dalo predať aj na tomto fóre