Snaga vetra Da vetar ima snagu,u to niko nesumnja.isto tako niko nesumnja da vetar može postići izuzetno veliku snagu pa čak i do te mere da diže cele zgrade, čupa drveće, prevrće brodove... Za to kolika je snaga vetra kod neke njegove oređene brzine u apsolutnom iznosu i kako se može izračunati potrebno je nešto više znanja iz područja aerodinamkie. Energija pravolinijskog kretanja vazduha može se pretvoriti u koristan rad ako vertikalno na smer vetra postavimo neku prepreku, te pustimo da se ta prepreka dalje slobodno kreće u smeru duvanja vetra. Ako ta prepreka na svom putu ne vrši nikakav mehanički rad, to jest nema svoju masu, teoretska brzina će joj biti jednaka brzini vetra. Ako prepreka vrši usput neki rad npr. tera neku masu, jedra na brodu, brzina će joj biti manja od vetra, za toliko koliko je masa broda veća od mase vazduha što deluje na površinu prepreke. Ako načoj prepreci onemogućimo pravolinijsko kretanje, već samo kružno oko centralne ose, dobiveni mehanički rad moćićemo iskoristiti u druge svrhe. To je u stvari tada vetrenjača kojoj smo jedro zamenuli krilcima. Razlika će biti jedino u tome što sada površina nije samo površina krilaca na koju deluje vetar, već celokupna površina koju čine krilca u momentu vrtnje.U protivnom, krila se nebi okretala, a vetar bi na njih delovao samo kao statički pritisak bez mehaničkog rada. Proračuni i ispitivanja pokazali su da se vetrenim kolom može iskoristiti oko 59% ukupne terijske snage vetra, to jest njegove kinetičke energije.Ako je to tako, snagu vetrenjače uz određeni prečnik vetrenog kola i određenu brzinu vetra možemo izračunati prema: P= 0,000285 * D² * v³ * nk (kW) pri čemu je: D – aktivni deo vetrenog kola u m v – brzina vetra u m/sec. nk – iskoristivost oblika krila (eta krila) Kao što je vidljivo ova jednačina je vrlo jednostavna za brzo i orijentaciono izračunavanje snage vetrenjače. Ujedno je ta jednačina za amterske potrebe i dovoljno tačna, a vredi za sve tipove vetrenih kola osim za Savonius i Darijus rotora. Što se tiče iskoristivosti krila vezano uz oblik i ugao nagiba prema smeru vetra, bitno se nemož | pogrešiti ako se u jednačinu uvrsti vrednost n= 0.5-0.8 uz jedan uslov da je ugao nagiba krila prema smeru vetra 68-73° Izradimo li pod tim nagibom ravna krila i po celoj dužini jednako široka, za n uvrstimo vrednost 0.5.Ako krila krila imaju aerodinamički presek i na kraju se sužavaju, pa se ugao nagiba prema vetru smanjuje na 85-88° n možemo povećati i do 0,8. Za razliku od oblika, širina krila igra značajnu ulogu u maksimalnom iskorištavanju snage vetra. Izradimo li npr. vetreno kolo samo sa jednim krilom ali tako široko da pokriva celu površinu delovanja vetra, osetljivost će na mali vetar istina biti velika, ali će zato broj okretaja biti mali pa će i snaga vetrenjače biti beznačajna. Ako nasuprot tome ako izradimo vrlo uska krila, broj obrtaja će u pravilu biti veliki, ali zato će osetljivost biti vrlo mala. Najbolji rezultati se postižu ako širina krila ne prelazi 15-20% poluprečnika vetrenog kola. Inače za izračunavanje širine i olika krila postoje tačni proračuni, koje zbog dužine i složenosti nećemo ovde razmatrati. Dovoljno je i ovih nekoliko sugestija da bi se postigli dobri rezultati. Treba nešto reći i o izračunavanju odnosno proceni broja obrtaja, kako bi se mogao odrediti prenosni odnos između vetrenog kola i nekog npr. generatora za dobijanje električne energije. Broj obrtaja nekog vetrenog kola biće po pravilu veći ako je brzina vetra veća, ako je manji broj krila, i manji prečnik vetrenog kola. Izraženo kroz jednačinu, broj obrtaja možemo približno tačno izračunati: n= 60 * v * g ______ broj obrtaja m/min D * p pri cemu je: v – brzina vetra u m/sec D – Precnik vetrenjace u metrima p=3.14 g - (lambda) koeficijent a uvrštava se: za punokrilna vetrena kola 0,8-1.5 za 18-12 krila ---------------1.5-3 za 12-3 krila ---------------3-5 za 3-1 krila----------------5-8 |
Formule za izračunavanje snage vetra Inače, formula za izračunavanje snage koju ima vetar glasi: 1/2 x gustina vazduha x površina rotora x brzina vetra³, gde je gustina vazduha oko 1.23 kg/m3 Ako uzmemo precnik rotora od 2m, i brzinu vetra od 5 m/s, dobijemo:P= 1/2 x 1.23 x 3,14 x 125 = 241,38 W Ako povećamo brzinu vetra na 10 m/s, dobijemo: P= 1/2 x 1.23 x 3,14 x 1000 = 1931 W, odnosno 8 puta više! Generalno, ako udvostručimo precnik rotora, možemo izvući četiri puta veću snagu,
a ako udvostručimo brzinu vetra, možemo računati na 8 puta veću snagu.
| E, sad. jedan cika, zvao se Betz, otkrio je da se iz vetra može dobiti najviše oko 59%
raspoložive snage, pa tako u prvom slučaju možemo računati na 142,41 W, a u drugom na 1128,67 W.To su ipak samo teoretske vrednosti. Mi teoretski iz 120 cm i pri brzini vetra 10m/sec mozemo dobiti: Snaga u vetru je: P= 1/2 x 1.23 x 1,1304 x 1000 = 695 W, 59% od toga iznosi 410,05, a dobijemo samo 143W, što je 35% od 410.05. Prema tome, iskoristivost naseg uređaja je 35%. To je nekako uobičajena vrednost (30-40 %) kod fabrickih modela.. |
