Trước kia một số tuabin điện gió trục ngang được thiết kế có hướng đón gió từ phía sau (down wind rotor), phương pháp này có nhiều nhược điểm như dịng gió ln bị xáo động do gió thổi vào thân trụ rồi mới đến cánh quạt.
Từ khoảng năm 1995, tuabin điện gió được thiết kế với nguyên tắc đón gió từ phía sau khơng cịn được sử dụng rộng rãi. Phần lớn những tuabin điện gió hiện nay được thiết kế với hướng đón gió từ phía trước (up wind rotor)
Tuabin gió trục ngang [2]
2.1.3Giới thiệu tuabin gió trục ngang hệ 2 lớp cánh ghép đồng trục.
Tuabin ứng dụng công nghệ mới của Nga là sử dụng hai hệ cánh ghép đồng trục quay ngược chiều nhau, được phát triển từ ý tưởng cánh quạt hai lớp trong máy bay trực thăng quân sự, vận hành được với tốc độ gió thấp từ 3 m/s và đạt cơng suất định mức ở vận tốc gió từ 8-10 m/s (công nghệ khác phải từ 12-14 m/s), rất phù hợp với điều kiện gió tại Việt Nam. Hiệu suất của tuabin hai lớp cánh cao hơn hiệu suất của tuabin gió một lớp cánh truyền thống.
Mơ hình tuabin gió “2 lớp cánh đồng trục” được giới thiệu tại
TPHCM [6]
Cơng suất của một tuabin gió.
Cơng suất của tuabin gió là một đại lượng vật lý rất phức tạp, do có rất nhiều yếu tố vật lý ảnh hưởng tới độ lớn của nó và các yếu tố vật lý này lại ảnh hưởng qua lại với nhau.
Mơ hình chuyển động của gió và tuabin[23]
Giả sử khơng khí chuyển động với vận tốc v, thời gian t để đi được quãng đường D, diện tích bề mặt A (tương ứng với diện tích do cánh quạt qt trong
khơng gian), tỉ trọng khơng khí ρ, khối khơng khí chuyển động m sẽ được như sau:
mAD (2.1)
Hay: mAvt (2.2)
Động năng của khối khơng khí có khối lượng m chuyển động với vận tốc v:
2 1 2 E mv (2.3) Hay 3 1 2 E Av t (2.4)
Vì cơng suất được tính bằng năng lượng E cho một đơn vị thời gian, do đó cơng suất của tuabin gió P sẽ là:
3 1 2 E Av t (Watts) (2.5)
Với hệ số hồn thiện hay Betz limit C, cơng thức tính cơng xuất trên có thể viết lại như sau:
3
1 2CAv
(Watts) (2.6)
Trong đó:
ρ - tỉ trọng khơng khí, kg/m3 (khoảng 1,225 kg/m3 ở mực nước biển, khi cao độ càng tăng tỉ trọng khơng khí càng giảm)
A – bề mặt quét của cánh quạt hướng thẳng vào chiều gió, m2 v – tốc độ gió, đơn vị m/s và cơng suất P, đơn vị (W).
Theo lý thuyết, C bằng 16/27 = 0,59, nhưng trên thực tế C nằm vào khoảng 30-45%.
Từ phương trình (2.6) cho thấy, cơng suất của tuabin gió phụ thuộc vào lập phương của tốc độ gió, vào bề mặt quét của cánh quạt (tức chiều sải dài của cánh quạt) và vào tỉ trọng khơng khí.
Khí động học tuabin gió trục ngang.