III. GIẢI QUYẾT KHể KHĂN
NĂNG LƯỢNG TỪ SỨC GIể VÀ DềNG CHẢY
2.1.1. Khả năng chuyển đổi sức giú thành năng lượng cơ học
thành năng lượng cơ học
Điều kiện trƣớc hết cần thiết cho việc khai thỏc một cỏch kinh tế năng lƣợng giú là sự hiểu biết về chế độ giú của vựng nghiờn cứu, điều này đó đƣợc ghi trong bản đồ. Cỏc turbin giú chỉ bắt đầu quay tại vận tốc giú 2 – 3 m/s, vận tốc này gọi là vận tốc cắt.
Cụng suất P của turbin giú tỷ lệ bậc 3 với vận tốc giú và đƣợc tớnh theo cụng thức sau:
P = 1 ρAv3
2 (3.1)
Với: v - vận tốc giú (m/s)
- khối lƣợng riờng của khụng khớ (kg/m3) A - diện tớch bề mặt cỏnh (m2)
Cụng suất P của turbin cũng cú thể đƣợc tớnh theo cụng thức kinh nghiệm:
P = 0,2D2v3 (3.2)
Trong đú: D - đƣờng kớnh ngoài của turbin (m)
0,2 - hệ số đặc trƣng cho cấu tạo của turbin
Để nghiờn cứu tớnh chất hoạt động của cỏc turbin giú và khả năng chuyển đổi sức giú ngƣời ta đƣa ra hệ số cụng suất, là tỷ số giữa cụng suất đầu ra thực tế của turbin với cụng suất lý thuyết. Hệ số cụng suất phụ thuộc vào tỷ số giữa vận tốc đầu cỏnh với vận tốc giú (hỡnh 3.2). Cụng suất danh nghĩa của turbin giú bị hạn chế việc thiết kế thƣờng đạt tại vận tốc 10 – 12 m/s.
Một điều bất lợi đối với turbin giú là nú chỉ sử dụng đƣợc ở những nơi cú giú thổi. Ngoài ra, cỏc thiết bị kốm theo để biến đổi năng lƣợng giú thành năng lƣợng
86
điện rất đắt tiền, thớ dụ: cỏc bộ điều chỉnh ăcqui, thiết bị chống nhiễu cho súng vụ tuyến dõn dụng, … Để tớch luỹ năng lƣợng cho những thời gian khụng cú giú, ngƣời ta đó nghĩ đến việc nghiờn cứu thiết kế và sử dụng cỏc bể lƣu trữ khinh khớ hoặc bể lƣu trữ khớ nộn.
Hỡnh 3.2. Hoạt động của cỏc rotor giú khỏc nhau
Hiện nay trờn thế giới ngƣời ta vẫn tiến hành nghiờn cứu và phỏt triển turbin giú nhằm nõng cao hiệu suất và tớnh kinh tế. Ở cỏc nƣớc đang phỏt triển đó xuất hiện nhiều ứng dụng cú ý nghĩa nhƣ chạy bơm nƣớc và phỏt điện cho những vựng cú chế độ giú trung bỡnh và những nơi cú nhu cầu sử dụng cú hiệu quả kinh tế. Việc thiết kế và chế tạo những turbin giú đơn giản bằng những nguyờn liệu sẵn cú ở địa phƣơng là điều cú thể làm đƣợc. Tuy nhiờn những turbin giú giỏ thấp phải là những turbin đƣợc chế tạo theo phƣơng phỏp cụng nghiệp. Hệ thống biến đổi năng lƣợng giú đũi hỏi đầu tƣ cao, do đú yờu cầu tuổi thọ phải đạt trờn 10 năm.
Một số nhà nghiờn cứu đó đề nghị thiết kế những turbin cú cụng suất lớn đến 15 kW cho bơm nƣớc và mỏy phỏt điện thay thế cho động cơ diesel ở những vựng nụng thụn.
87