APLIKÁCIA
na odhad výroby malých veterných turbín podľa (
http://vitr.ufa.cas.cz/male-vte/ ) sa mi zdá užitočná. Len si treba prečítať v časti „O aplikaci“ varovania a hlavne sa ich držať, citujem:
-Výroba energie malými větrnými elektrárnami se vztahuje relativně k ploše rotoru malých větrných elektráren a jejich instalovanému výkonu, přičemž rozhodujícím faktorem je rozměr, nikoli maximální výkon elektrárny.
-Pro výpočet výroby byla použita křivka účinnosti malých větrných elektráren odhadnutá na základě rešerše a analýzy širšího okruhu volně dostupných podkladů. Jde pouze o teoretický odhad, doporučujeme nicméně značnou obezřetnost vůči případným indikacím, které by za stejných větrných podmínek pro elektrárnu o daném rozměru dávaly podstatně vyšší výroby než námi použitá účinnostní křivka. Výpočet přepokládá, že jde o klasické malé elektrárny s horizontální osou rotace ("vrtule"); elektrárny s vertikální osou rotace mají účinnost zpravidla nižší.
REALITA
Ak by mala horizontálna veterná turbína s menovitým výkonom 2 kW (priemer neznámy) podľa diskusie vyrobiť (len) 500 kWh ročne, znamená to že by musela byť nainštalovaná v mieste s priemernou celoročnou rýchlosťou vetra cca 3 m/s (skoro podlimitná hodnota). Priemer vrtule pre pohon 2 kW by mal byť podľa mojej predstavy asi 3,6-4 m, zametaná plocha teda 10-12,6 m2, merný výkon 200 (čo je hraničná hodnota pre lepšie lokality s Va 4 a viac m/s na stožiari 15 a viac metrov), optimálna hodnota výkonového zaťaženia je okolo160 W/m. Takúto turbínku v ponuke výrobcov nájdete asi len ťažko, ak vôbec.
Tabuľka dolu ukazuje možnosti výroby pre HAWT a VAWT v miestach s Va od 3 do 4 m/s. Takúto Va v ose turbíny získame na stožiari vysokom minimálne 10 metrov, v zastavanej oblasti aj 15 a viac metrov.
HAWT vs VAWT a Va
Va (m/s) 3 3,5 4
HAWT-kWh/m2 109 171 236
HAWT Ø 2m -kWh 344 537 741
VAWT-kWh/m2 82 128 177
VAWT 4 m2 -kWh 328 513 708
Pre miesto s Va=3m/s aplikácia indikuje pre turbínu s priemerom 2 metre 350 kWh ročne, čo je skoro totožné s mojimi prepočtami v tabuľke (109 kWh/m2 * 3,14 m2= 342 kWh) pre turbínu s aerodynamickou účinnosťou 40% s generátorom 75% - dohromady 30%, čo je hodnota pre dobre navrhnutú turbínu s PMG alternátorom.
Čína ponúka 1 až 3 kW turbíny s priemerom 2 až 2,2 m (zaťaženie cca 300-750 W/m2) a našiel som aj menovitý výkon 5kW s priemerom vrtule 4 m, merné zaťaženie cca 400 W/m2, čo už hrubým prepočtom signalizuje „optimalizáciu“ na vysoké Va nad 5 m/s. Pre slabé veterné lokality sú absolútne nevhodné už len z toho jednoduchého dôvodu ohľadne prehnaného výkonového zaťaženia, iné obľúbené neduhy čínskej produkcie ani nespomínam a nejaká hodnoverná certifikácia je utópia. Vysoké merné výkonové zaťaženie je prvý pohľad indikátor toho, že turbínka sa do slabých lokalít nehodí, druhým indikátorom býva krajina pôvodu.
Vysoké merné zaťaženie znamená, že daná vrtuľa je na pohon generátora príliš slabá a dokáže ho efektívne poháňať len pri vyšších rýchlostiach vetra, slabšie okamžité rýchlosti 4-5(6) m/s ignoruje. Vysoké rýchlosti nad 12 m/s sa ale vyskytujú len niekoľko hodín ročne. Rýchlosti vetra od 4 do 11 m/s vyprodukujú cca 98% ročnej produkcie. Ono by to bolo jednoduché zvyšovať produkciu veternej turbíny jednoduchým zvyšovaním menovitého výkonu generátora bez ohľadu na príkon, teda kapacitu energetického zdroja.
Z ročnej produkcie na chladné obdobie pripadne asi 75 %, teda z tých 500 kWh, ktoré by vyrobila správne navrhnutá horizontálna turbínka s priemerom iba 2 metre a menovitým výkonom 500 Watt optimalizovaná pre nízke priemerné rýchlosti vetra by sa v zime realizovalo 375 kWh, čo môže byť zaujímavá produkcia najmä na udržovanie kondície akumulátorov.
Ani veterná turbínka nevyrieši všetky hluché miesta v príkone od slnka či vetra, ale môže byť v prípade, že spoľahlivo a efektívne funguje zaujímavým doplnkom malých energetických systémov a predmetom technickej sebarealizácie a užitočného hobby .
TURBÍNA 2 kW
so zametanou plochou podľa mojich predstáv uvedených hore by už bola poriadna mašina. Kto o takej sníva by sa mal rýchlo zobudiť. Tie čínske z internetu sú pre slabé lokality nevhodné, polofunkčné, s nedostatočnou bezpečnostnou výbavou a bez certifikátov by sa v podstate nedali legalizovať a ani relatívne nízka cena by tie nedostatky nekompenzovala.
A navyše ani keby bola funkčná a v zime pri silných vetroch pri prechode frontu by za deň s vetrom o priemernej dennej rýchlosti 10 a viac m/s vyrobila 40-50 kWh, a potom kam s nimi? Baterky by nabila za pár hodín a potom do prebytkov...
A pri inverzii, ako napríklad dnes aj posledný týždeň by aj tak nedala skoro nič.
Záver- turbínka optimalizovaná pre slabý vietor bude dobre fungovať aj pri silnom, naopak to ale vôbec neplatí. Lepšia je menšia účinná turbínka ako pomocný zdroj pre celodenné udržovanie akumulátorov ako veľká ktorá môže byť viac na obtiaž ako úžitok.