- Tytuł:
-
Badanie wpływu wybranych parametrów turbiny wiatrowej małej mocy z dyfuzorem na jej efektywność
Study of the influence of selected parameters of a small wind turbine with a diffuser on its efficiency - Autorzy:
-
Skorupa, K. K.
Grzejda, R. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/395087.pdf
- Data publikacji:
- 2018
- Wydawca:
- Polska Akademia Nauk. Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
- Tematy:
-
energetyka wiatrowa
mała turbina wiatrowa
moc turbiny
dyfuzor
wind energy
small wind turbine
turbine power
diffuser - Opis:
-
Za pomocą małych turbin wiatrowych można tworzyć rozproszone źródła energii elektrycznej użyteczne na obszarach o dobrych warunkach wietrznych. Niekiedy jednak możliwe jest wykorzystanie małych turbin wiatrowych również na terenach charakteryzujących się mniejszą średnią prędkością wiatru w ciągu roku. Na etapie projektowania małej turbiny wiatrowej można wykorzystywać różnego rodzaju rozwiązania techniczne zwiększające prędkość strugi wiatru, jak też w sposób optymalny ją ukierunkowujące. Do metod pozwalających na zwiększenie efektywności przetwarzania energii wiatru na energię elektryczną w przypadku turbiny wiatrowej należą zastosowanie dyfuzora osłaniającego wirnik turbiny oraz optymalizacja kształtu łopatek montowanych na wirniku turbiny. W pracy zbadano wpływ geometrii dyfuzora oraz łopatek wirnika na efektywność przykładowej turbiny wiatrowej przeznaczonej do eksploatacji na terenie województwa zachodniopomorskiego. Analizy wykonano dla trzech typów dyfuzora oraz dla trzech typów łopatek wirnika. Na ich podstawie dokonano wyboru najbardziej optymalnego kształtu dyfuzora oraz łopatek ze względu na efektywność turbiny wiatrowej. Dla turbiny z zaprojektowanym dyfuzorem wykonano obliczenia mocy wyjściowej dla przyjętych różnych wartości średniej rocznej prędkości wiatru oraz stałego współczynnika mocy Betza i założonej sprawności generatora. We wszystkich analizowanych przypadkach oszacowano też ilość energii możliwej do wygenerowania przez turbinę w ciągu roku. Na podstawie tych obliczeń wysunięto ważne wnioski o znaczeniu praktycznym. W końcowej części pracy przedstawiono model 3D turbiny wiatrowej z wybranymi na podstawie wcześniejszych analiz dyfuzorem i łopatkami wirnika. Jako materiału na dyfuzor i łopatki wirnika użyto włókna szklanego typu A. Za pomocą obliczeń z wykorzystaniem metody elementów skończonych wyznaczono graniczne przemieszczenia konstrukcji turbiny pod wpływem wiatru huraganowego. Na podstawie tych obliczeń wykazano poprawność konstrukcji zamodelowanej małej turbiny wiatrowej.
By means of small wind turbines, it is possible to create distributed sources of electricity useful in areas with good wind conditions. Sometimes, however, it is possible to use small wind turbines also in areas characterized by lower average wind speeds during the year. At the small wind turbine design stage, various types of technical solutions to increase the speed of the wind stream, as well as to optimally orientate it, can be applied. The methods for increasing the efficiency of wind energy conversion into electricity in the case of a wind turbine include: the use of a diffuser shielding the turbine rotor and the optimization of blades mounted on the turbine rotor. In the paper, the influence of the diffuser and rotor blades geometry on the efficiency of an exemplary wind turbine for exploitation in the West Pomeranian Province is investigated. The analyses are performed for three types of the diffuser and for three types of rotor blades. Based on them, the most optimal shapes of the diffuser and blades are selected due to the efficiency of the wind turbine. For the turbine with the designed diffuser, calculations of the output power for the assumed different values of the average annual wind speed and the constant Betz power factor and the specified generator efficiency are made. In all the analyzed cases, the amount of energy that can be generated by the turbine during the year is also estimated. Important practical conclusions are formulated on the basis of these calculations. In the final part of the paper, a 3D model of the wind turbine with the diffuser and rotor blades chosen based on earlier analyses is presented. As a material for the diffuser and rotor blades, glass fiber type A is applied. By means of calculations using the finite element method, the limit displacement of the turbine structure under the influence of a hurricane wind are determined. Based on these calculations, the correctness of the modelled small wind turbine structure has been demonstrated. - Źródło:
-
Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN; 2018, 107; 81-93
2080-0819 - Pojawia się w:
- Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł