Чем выше быстроходность ветроустановки, тем выше её мощность. Однако этот теоретический вывод ведет к более узким лопастям.
При высокой окружной скорости нет необходимости в большой хорде профиля для создания необходимой силы. Однако этот вывод ведет к статическим и динамическим проблемам. Узкие лопасти будут также и тонкими. Несушее поперечное сечение станет слишком маленьким, фактически уже не остается материала для обеспечения необходимой жесткости. Стройные лопасти склонны к изгибу, а убегающая от аэродинамики лопасть не может быть построена даже с использованием самого лучшего углепластика.
Конструктор должен искать и находить компромисс.
Современные коэффициенты быстроходности лежат в диапазоне 6–12. Конструктор сам выбирает исходную величину. Он утверждает номинальное число оборотов для номинальной мощности. Причем он держит в поле зрения всю цепочку передачи энергии ротор/редуктор/генератор, и их обороты. Окружная скорость кончика лопасти (пропеллерной ветроустановки) не должна по возможности превосходить 100 м/с. При данном диаметре установки и выбранном параметре быстроходности можно высчитать номинальное число оборотов.
Для получения стабильного переменного тока (50 Гц в Европе, 60 Гц в США) необходимо будет применять генератор с числом оборотов 1500 об/мин. Из этого можно найти передаточное отношение мультипликатора.
Вторым значением, определяющим быстроходность, является скорость ветра в точке установки ветряка. Это значение тоже должен установить конструктор. Можно исходить из самой частой в месте установки скорости, или среднегодовой, или максимальной или минимальной скорости. Это предоставлено конструктору и вытекает из исповедуемой им философии конструирования. При этом, конечно, следует брать во внимание добавку скорости ветра при увеличении высоты над поверхностью земли в зависимости от класса шероховатости местности. Очень важно при этом описание территории вокруг места установки ветряка.
Выбор номинальной скорости ветра отразится также в годовой выработке энергии. Это зависит также от распределения частот скоростей ветра в данной местности. Частоту распределения можно получить математически без измерений на местности. Для этого нужны константы, описывающие местность. Годовая выработка энергии зависит также от выбора установленной мощности.
Комментарии