Bài giảng Năng lượng tái tạo: Chương 3 (Bài 8) - TS. Nguyễn Quang Nam

• Albert Betz 1919: Phải có một mức độ giảm tốc độ lý tưởng để tuabin lấy được công suất tối đa. • Dựa vào ràng buộc về khả năng của một tuabin trong việc chuyển động năng của gió thàn[r]

1 Bài giảng

408004

Năng lượng tái tạo

Giảng viên: TS Nguyễn Quang Nam 2013 – 2014, HK1

Ch 3: Năng lượng gió

3.5 Hiệu suất cực đại rơto 3.6 Máy phát tuabin gió

3 Bài giảng

Hiệu suất cực đại rơto

• Hai trường hợp đặc biệt, hai khơng có nghĩa

-• Tốc độ gió phía sau – tuabin lấy tồn cơng suất gió • Tốc độ gió phía sau phía trước – tuabin không lấy

bất kỳ công suất

• Albert Betz 1919: Phải có mức độ giảm tốc độ lý tưởng để tuabin lấy cơng suất tối đa

• Dựa vào ràng buộc khả tuabin việc chuyển động gió thành cơng suất

Cơng suất nhận từ cánh

• ṁ = tốc độ truyền khối khơng khí ống

• v = tốc độ gió phía trước (chưa bị ảnh hưởng)

• vd = tốc độ gió phía sau

( 2 )

1

      (6.18) 2

b d

5 Bài giảng

Xác định tốc độ truyền khối

• Dễ xác định bề mặt rơto biết diện tích mặt cắt A

• Vậy, tốc độ truyền khối từ (6.3)

• Giả sử tốc độ gió rơto vb trung bình cộng tốc độ gió

phía trước v tốc độ gió phía sau vd:

      (6.19)

b

m& = ρ Av

=

2

d b

v v

v +  

2

d

v v

m = ρ A�� + ��

� �

Công suất nhận từ cánh

• Vậy (6.18) trở thành

• Định nghĩa

• Viết lại (6.20) thành

( 2 )

1         (6.20) 2 2 d b d v v

P = ρ A�� + �� v − v

� �       (6.21) d v v λ =

( 2 )

1

           (6.22)

2 2

b

v v

P = ρ A�� + λ �� v − λ v

� �

( ) ( )

3

1 1

1 1       (6.22)

2 2

b

7 Bài giảng

Hiệu suất cực đại rôto

• Tìm tỷ số tốc độ gió để hiệu suất rơto đạt cực đại, CP

• Từ slide trước

( ) ( )

1 1

1 1  =   ­ + ­  

2 2 2 2 2

P

C = �� + λ − λ �� λ λ λ

2

=3 2 1 0

P

C λ λ

λ + − =

( ) ( )

= 3 1 1 0

P

C λ λ

λ − + =

1 3

λ =

Hiệu suất cực đại rơto

• Thay giá trị tối ưu vào CP để tìm hiệu suất cực đại

rôto:

2

1 1 1 16

1 1  =  59.3%       (6.26)

2 3 3 27

P

C = ����+ ����− ���� =

� �� �

� �

• Hiệu suất cực đại 59,3% xảy khơng khí phía sau có

tốc độ 1/3 giá trị phía trước

9 Bài giảng

• Ở tốc độ gió cho, hiệu suất rôto hàm tốc độ

quay rơto

• Nếu rơto quay q chậm, hiệu suất giảm cánh để lọt

quá nhiều gió

• Nếu rơ to quay q nhanh, hiệu suất giảm cánh gây

nhiễu loạn nhiều lên cánh

• Cách thơng thường để minh họa hiệu suất rôto biểu diễn

nó hàm tỷ số tốc độ (TSR – tip-speed ratio)

• Tỷ số tốc độ là tỷ số tốc độ đầu cánh tốc độ gió

Tỷ số tốc độ (TSR)

• Hiệu suất hàm tốc độ quay rơto • Tỷ số tốc độ (TSR)

Rotor tip speed rpm D

Tip­Speed­Ratio (TSR) =    (6.27) Wind speed 60v

π

=

• D = đường kính rơto (m)

• v = tốc độ gió phía trước (m/s)

• rpm = tốc độ rơto, (vòng/phút)