Větrná elektrárna by v zimě zachránila spotřebu

[solárník]

Třeba setrvačnost (tedy vliv na závislost vítr - otáčky) má rozhodně náběh i doběh v řádu vteřin. Pokud se podaří rotor podtočit, pak se dostaneme na nesouhlasné hodnoty, trvající i více než deset vteřin. V reálném prostředí je tedy docela pravděpodobné, že bude rotor stále v závěsu setrvačnosti a na jeho výstupu (alternátor) naměříte neustále zkreslené hodnoty. Otázka křivek - patrně jsme měli na mysli každý jiné vyjádření stejné závislosti. To je jen otázkou algoritmu a implementace.

Otázka složitosti zde bude patrně spíš otázkou vkusu. Chápu, že se nechcete spoléhat na anemometr. Možná je v tom přímo nenávist, protože vám (i mně) ten parchant jednou zamrzl Faktem však je, že všechnny profesionální velké VE jsou jím řízeny, což něco napovídá.

[kybos]

Setrvačnost rotoru může filtrovat rychlé změny rychlosti větru ale nemůže zabránit algoritmu v nalezení maxima výkonu na hřídeli rotoru.

[solárník]

Ona filtruje rychlé změny. Ale vítr mívá, obzvlášť při úrovních, které nás zajímají, stále rychlé změny (rotor plave stále pod závěsem setrvačnosti). Pak se může stát, že dostaneme na výstupu správnou hodnotu jen málokdy (a ani nemáme šanci zjistit, kdy je to ta správná). Pak už nebude chyba nepodstatná. Tím nechci jít proti vaší teorii, jen vyjadřuji určitou pochybnost. Vždycky je dobře, že se daří nalézt více než jednu metodu "dělání něčeho". Nejedná se pak v přeneseném slova smyslu o "vládu jedné strany" se všemi negativy, z toho vyplývajícími. Čili já te vaší teorii opravdu fandím, ač se to možná nezdá

Jinými slovy, teď už by to chtělo jen praktické zkoušky, abychom viděli obě metody naživo. Co to bude opravdu dělat v praxi.

[kybos]

Problém setrvačnosti rotoru spočívá v tom, že ji nelze v principu odstranit a to ani jednou z regulačních metod. Z hlediska regulace je pravděpodobnější, že vlivem setrvačnosti bude rotor častěji přetočený než podtočený protože odchylka rychlosti větru do plusu dodá rotoru více energie než mu ubere pokles rychlosti o stejnou hodnotu do minusu a to z důvodu kubické závislosti výkonu na rychlosti větru. Jde teď o to, která z regulačních metod dokáže z dostupného energetického potenciálu větru odčerpat více energie na výstupní svorky. Myslím si, že algoritmus hledání maxima je schopen pokrýt více vlivů najednou (hustota vzduchu, srážky, teplota...) než jen slepé dodržování charakteristiky rychloběžnosti naměřené (nebo dokonce jen teoreticky vypočtené) v ideálních podmínkách ustáleného stavu .

[solárník]

Mně při mé regulaci v podstatě ona setrvačnost ani nezajímá. Pokud se mi rotor točí pomaleji, než by měl (což já dokážu zjistit s jistotou), tak ho ke správným otáčkám regulaci "přinakopnu". Tedy má regulace automaticky setrvačnost kompenzuje.

V tom je právě ta velká výhoda, že mně stačí vědět rychlost větru. A já ji vím. A to je vše. Vy to všechno měříte až na výstupu, tedy ovlivněné spoustou faktorů, já to měřím na samotném začátku - na vstupu.

Souhlas rychloběžnosti s maximem výkonu by se taky dal řešit. Stačí provést nějaký regulační "taneček", kde budu měnit rychloběžnost třeba po 0,5 v rozmezí +-1 a podle dlouhodobějšího výsledku upravit tento parametr v regulaci. To už se ale lehce blížím vaší metodě, což nebylo úmyslem. A musel bych začít pečlivě vyhodnocovat výstup, což jsem před tím nemusel. Takže bych to radši spíš pojal jako jednorázovou kalibraci.

[kybos]

... stačí vědět rychlost větru. A já ji vím.

Můžete znát pouze rychlost, kterou hlásí čidlo. Tato informace je zkreslená hned několika podstatnými vlivy:
1. Měří se rychlost větru v jiném místě než je vrtule. I před vrtulí je v její blízkosti jiná rychlost větru z důvodu platnosti rovnice kontinuity (vzduch se pro tyto účely považuje za nestlačitelný).
2.Čidlo rychlosti má nenulovou vlastní setrvačnost.
3. Signál z čidla se musí nějak elektricky upravit (usměrnit, vyfiltrovat, digitalizovat), což zajisté způsobí také určité dopravní zpoždění či fázový posuv.

Vy to všechno měříte až na výstupu, tedy ovlivněné spoustou faktorů, já to měřím na samotném začátku - na vstupu.

Čili jinými slovy mám do regulační smyčky uzavřeny všechny tyto poruchové veličiny a neovlivňují tedy požadovaný výstup (maximální výkon).

Takže bych to radši spíš pojal jako jednorázovou kalibraci.

To asi nebude to pravé ořechové, jelikož spousta těchto vlivů se v provozu mění a nebudou-li se korigovat průběžně, nemůže regulátor udržet stav maximálního výkonu ale bude se od něj trvale více či méně odchylovat.

[solárník]

ad1 - Budiž. I kdyby bylo čidlo metr pod vrtulí, nebude chyba tak velká. Pokud bude, je patrně turbína dost špatně umístěna. Pak stejně žádný výkon nebude podávat, když bude mít metr vedle zcela jiné podmínky. Tedy ještě uvnitř plochy vrtule (! - vrtule má větší průměr než metr, nebo alespoň srovnatelný).
ad2 - myslím, že u plastovývh miskových anemometrů bude blízko k "možno zanedbat"
ad3 - max sekunda při minimálním větru není tak moc, při více magnetech na otáčku to bude ještě méně.

>>Čili jinými slovy mám do regulační smyčky uzavřeny všechny tyto poruchové veličiny a neovlivňují tedy požadovaný výstup (maximální výkon).
Každý se snažíme o něco jiného. Já o odebrání optimálního výkonu z rotoru a reguluji jen na rotoru a zbytek mne nezajímá. Vy se snažíte o odebrání max výkonu z výstupu. Obojí by mělo být de facto totožné. Vám se ale obtížněji zjišťují vstupy, protože se k nim teprve musíte prokousat zpětně přes všechny ty, mnohdy nejisté, faktory. Pokud je tedy chcete zjišťovat.

>> spousta těchto vlivů se v provozu mění
Jak ovlivňuje například hustota vzduchu nebo teplota průběh grafu rychloběžnost versus Cp?

[kybos]

Zkuste si například představit, jak ovlivní produkci VE jen pouhý déšť. A změní se průněh grafu rychloběžnost vs. Cp? Jel jste někdy autem po rovině když náhle začalo pršet? Co to udělalo s rychlostí vozidla? A to se jen trochu zvýšila hustota prostředí ale aerodynamické parametry vozidla zůstaly zachovány.

[solárník]

Takže mám za deště měnit optimální rychloběžnost?

[kybos]

To nevím. Ale vím že výkon se změní, neboť hustota prostředí figuruje ve vzorci pro výkon VE.

[solárník]

To stále ještě ale nemusí znamenat, že optimum bude při jiné rychloběžnosti. Taky si tím nejsem moc jist, nikde jsem žádné ovlivnění TSR deštěm popsané nenašel. Tak se spíš přikláním k tomu, že TSR bude stejná. Výkon půjde dolů určitě, to naprosto souhlasím. Ale trošku se mi chce škodolibě říct, že by to byl problém vaší regulace, ne mojí Já ho totiž k regulaci nepotřebuju. Ale já to neřeknu

[střídač]

Výkon proudícího vzduchu roste s třetí mocninou rychlosti větru

Tuto informaci jsem si přečetl před odchodem za prací a byl jsem značně znejistěn. To, že byla auta špatně spočítána by až tak nevadilo, jsou na zemi a jen budou mít větší spotřebu. Ale co letadla. Ty jsou spočtena na druhou mocninu. Obával jsem se nejhoršího. Nastane nekontrolované padání. Sám jsem se zaškaredil nad tím, že pokud jsem do dneška jezdil za 6 l plynu, dnes to bude již za 36 l plynu. No nakonec včera jsem plnil a tak jsem rezignoval nad spotřebou, pojedu kam dojedu.

Trochu mne uklidnilo, že palivoplynoměr ukazoval předkybosovské poměry. Auta jezdila normálně, letadla nepadala. Nezbylo než najít vysvětlení. ANO je to tak, je to s druhou mocninou. Ta úleva byla obrovská. Staré dobré časy s kinetickou energií větru rostoucí s druhou mocninou jsou zachovány.

Informace o rychloběžnosti je stejná jako když u auta říkám: má to patnáctky gumy.

[solárník]

V souvislosti s výpočty VE se uplatňuje pouze výkon větru na plochu, který stoupá s třetí mocninou rychlosti. (P=1/2 q v3 S). Vy máte na mysli patrně Bernoulliho rovnice, kde se uplatňuje opravdu druhá mocnina.

Už jsme jednou probírali, že přirovnat rychloběžnost k patnáctce gumě není dobré. Patnáctky gumy lze vzdáleně přirovnat k 1,5 metru průměru vrtule. Rychloběžnost lze (velmi vzdáleně) přirovnat spíše k tomu, jak moc gumy při brždění kol podkluzují. Stejně jako brzdy je tu zatěžuje alternátor.

V nejhorším bych to letadlům radši neříkal. Kdo nic neví, nespadne.

[střídač]

V souvislosti s výpočty VE se uplatňuje pouze výkon větru na plochu, který stoupá s třetí mocninou rychlosti. (P=1/2 q v3 S). Vy máte na mysli patrně Bernoulliho rovnice, kde se uplatňuje opravdu druhá mocnina.

Už jsme jednou probírali, že přirovnat rychloběžnost k patnáctce gumě není dobré. Patnáctky gumy lze vzdáleně přirovnat k 1,5 metru průměru vrtule. Rychloběžnost lze (velmi vzdáleně) přirovnat spíše k tomu, jak moc gumy při brždění kol podkluzují. Stejně jako brzdy je tu zatěžuje alternátor.

V nejhorším bych to letadlům radši neříkal. Kdo nic neví, nespadne.

Netvrdím, že výkon předaný větrem vrtuli potažmo alternátoru neroste s třetí mocninou. Pouze a jenom tvrdím, ŽE: pokud je rychloběžnost poměr dvou rychlostí, a to rychlost větru ku rychlosti konce vrtule, že je nemožné tento poměr udržet konstantní. Je to technicko fyzikálně nemožné. Anžto poměr rychlosti kinetické energie větru (pro pořádek) a výkon objemu větru při určité rychlosti (vzduchu) procezený přes vrtuli je řádově nesouměřitelný, tudíž není možnost jej udržet konstantní, a to ani přibližně konstantní.

Pokud jsme u letadel, je to stejně jak křídlo a vrtule. Pokud bychom porovnávali rychlosti konců vrtule a křídla, což je také rychloběžnost. Letím ustálenou rychlostí a tvrďme, že při nějaké rychloběžnosti, tedy poměrů rychlostí. No a pilot si usmyslí, že to osolí a řádově zvýší otáčky vrtule. V ten okamžik jde konstantnost rychloběžnosti do háje a zcela určitě se po čase neustálí a předešlé hodnotě.

U větrníku je to jednodušší, neb není možné předat vrtuli víc energie než oněch 0,6 x něco a rychlost na třetí. Prostě je třeba se smířit s tím, že rychloběžnost (poměry rychlosti) není ani přibližně možné udržet konstantní.

Je to pomocný konstrukční údaj aby konstruktér věděl v jakých rozměrech a poměrech se pohybovat. V těchto mezích si idealizuje rychloběžnost jako konstantu.

[solárník]

Někde vám něco uniká, jen nevím co.

Ona sama o sobě ta vrtule konstantní rychloběžnost mít nebude. My jí úmyslně budeme brzdit tak, aby tu konstantní rychloběžnost měla.

Tady vidíte graf takové vrtule. 4 křivky pro 4 různé rychlosti větru. Čerchovaná čára je konstantní rychloběžnost. Osa X je úhlová rychlost rotoru a osa Y je výkon na rotoru.

[střídač]

Někde vám něco uniká, jen nevím co.

Nevím co by mi mělo uniknout. Obrázek totiž přesně odpovídá tomu co říkám a taky říká i fyzika.

Jsou to ony čtyři omegy a taky ty čtyři P. Pokud by byla závislost lineární, pak by zmiňované úseky byly i rovnoměrné, pokud nejsou, tak tam linearita není.

Jen tak na okraj, obrázek nikde nezobrazuje rychloběžnost.

[solárník]

Pokud byste na grafu z rychlosti omega1 a v1 vypočetl rychloběžnost a analogicky z hodnot 2, 3 a 4, vyjde vám shodné číslo. Body na čerchované čáře mají shodnou rychloběžnost a zároveň výkon odebraný z rotoru je maximální, to je tam také zřejmé.

Úkolem optimálního řízení MVE je tedy zbrzdit alternátorem úhlovu rychlost rotoru tak, aby odpovídala čerchované čáře na grafu. Tedy pro rychlost větru v1 na úhlovou rychlost omega1 a tak dále.

Jen pro vaši informaci, pokud nebudeme při rychlosti větru v1 (nejnižší křivka) brzdit rotor vůbec, dosáhne úhlové rychlosti vyšší než omega4, tedy takové, kde se křivka v1 dotkne osy X.
...
Stejně tak pro rychlost v2, když nebudeme rotor brzdit, dosáhne takové úhlové rychlosti, kdy křivka v2 na grafu dosáhne osy X.
A tak dále si to jistě dovodíte pro 3 a 4.

Tedy my můžeme rotor brzdit libovolně mezi těmito volnoběžnými otáčkami, až na nulu. Na tom se snad shodneme. Protože optimální rychlost a rychloběžnost leží mezi volnoběžnými otáčkami a nulou, z předchozího vyplývá, že není problém rotor na takovou rychlost zbrzdit.

[kybos]

Staré dobré časy s kinetickou energií větru rostoucí s druhou mocninou jsou zachovány.

Vyjděme tedy ze vztahu pro výpočet energie pohybujícího se tělesa, ten snad rozporovat nebudete:
E=0,5 * m * v * v
kde E je energie, m hmotnost a v rychlost
dosaďme za hmotnost vzduchu m
m=ró * V = ró * A * s = ró * A * v * t
kde V je objem, ró měrná hmotnost, s je dráha, A je plocha , v je rychlost a t je čas
dostaneme vztah
E= 0,5 * ró * A * v * t * v * v = 0,5 * ró * A * t * v* v * v
Z tohoto vztahu vyplývá závislost energie větru na třetí mocnině rychlosti.
Pokud jsem někde udělal chybu, pak mne, prosím opravte.

[střídač]

E = mc2

[miroc]

E = mc2

Rychlost vetra na Zemi je nastastie este dost vzdialena rychlosti svetla