Bài giảng sử dụng năng lượng tái tạo - chương 3

CHƯƠNG 3

NĂNG LƯỢNG TỪ SỨC GIÓ VÀ DÒNG CHẢY

2.1. NĂNG LƯỢNG TỪ SỨC GIÓ

Cối xay gió là một biểu hiện của việc

lợi dụng sức gió để tạo ra năng lượng cơ học

phục vụ sản xuất và đời sống của ông cha

chúng ta từ nhiều thế kỷ trước. Vào thời

trung cổ chúng có mặt rộng rãi ở nhiều

nước, nhất là ở châu Âu, là nguồn động lực

để bơm nước, xay bột, ép dầu và làm giấy.

Ngày nay hệ thống biến đổi năng lượng gió

chỉ còn để bơm nước và phát điện tại những

vùng sâu, vùng xa.

2.1.1. Khả năng chuyển đổi

sức gió thành năng lượng cơ

học

Điều kiện trước hết cần thiết cho việc

khai thác một cách kinh tế năng lượng gió là

sự hiểu biết về chế độ gió của vùng nghiên

cứu, điều này đã được ghi trong bản đồ. Các

turbin gió chỉ bắt đầu quay tại vận tốc gió 2

– 3 m/s, vận tốc này gọi là vận tốc cắt.

Công suất P của turbin gió tỷ lệ bậc 3 với vận tốc gió và được tính theo công

thức sau:

P =

1 3

ρAv

2

(3.1)

Với: v - vận tốc gió (m/s)

ρ - khối lượng riêng của không khí (kg/m3

)

A - diện tích bề mặt cánh (m2

)

Công suất P của turbin cũng có thể được tính theo công thức kinh nghiệm:

P = 0,2D2

v

3

(3.2)

Trong đó: D - đường kính ngoài của turbin (m)

0,2 - hệ số đặc trưng cho cấu tạo của turbin

Để nghiên cứu tính chất hoạt động của các turbin gió và khả năng chuyển đổi

sức gió người ta đưa ra hệ số công suất, là tỷ số giữa công suất đầu ra thực tế của

turbin với công suất lý thuyết. Hệ số công suất phụ thuộc vào tỷ số giữa vận tốc đầu

cánh với vận tốc gió (hình 3.2). Công suất danh nghĩa của turbin gió bị hạn chế việc

thiết kế thường đạt tại vận tốc 10 – 12 m/s.

85

Hình 3.1. Cối xay gió