Располагаемая мощность

Из основ электротехники известно, что максимальная мощность, которую можно получить от источника ЭДС, имеющего выходное напряже­ние и обладающего внутренним сопротивлением , составляет . Это возможно, когда сопротивление нагрузки рав­но внутреннему сопротивлению источника ЭДС (рис. 8).

Рис. 8. Электрическая схема соединения ЭДС и нагрузки

Аналогичная ситуация имеет место и при пре­образовании энергии ветра. Если ветер натекает на неподвижное ветроколесо, генерируемая мощность равна нулю. При отсутствии внешней нагрузки на ротор ветроколеса полезная мощность также будет равняться нулю, так как в этом случае ветроколесо не оказывает силового сопротивления ветровому потоку.

Плотность мощности , вырабатываемой ветроколесом, есть произведение давления , на скорость движения лопасти . Давление ветра

(12)

отсюда

(13)

Для того чтобы определить экстремальное значение плотности мощности , приравняем производную нулю. Видно, что максимум будет иметь место при независимо от значения коэффициента . Таким образом,

(14)

Отношение максимального значения плотности мощности, которое может получить от ветрового потока ветроколесо, к плотности мощности ветрового потока

(15)

Наибольшее значение коэффициента сопротивления соответствует ситу­ации, когда на поверхность действует давление . Эта ситуация, как уже было сказано выше, возможна, когда поток частиц, набегающий на препятствие, отражается от него и при этом не сталкивается на обратном пути с частицами, движущимися по направлению к препятствию. Тогда . Поэтому, подста­вив это значение в выражение (15), получим, что в рассмотренном предель­ном случае из ветрового потока максимально можно отобрать только 16/27, или 59,3 % его мощности. Отсюда располагаемая плотность мощности ветрового потока

(16)

Поиск по сайту: