¿Una turbina eólica grande sería más eficiente que muchas turbinas eólicas pequeñas en teoría?
¿Una turbina eólica grande sería más eficiente que muchas turbinas eólicas pequeñas en teoría?
¿Una turbina eólica grande sería más eficiente que muchas turbinas eólicas pequeñas en teoría?
La respuesta correcta a esto tomaría varios días para escribir y le costaría dinero. Por favor, avise si desea continuar :-).
Sin embargo, la respuesta es "no", PERO hay factores que podrían sesgar el resultado de cualquier manera.
Suponiendo que se trata de aire, (sí, sé que dijo viento) que es compresible, la eficiencia máxima teórica para una turbina aislada sin protección se conoce como el límite de Betz y es aproximadamente del 59%. Si envuelve completamente la turbina (conducto infinito) puedes acercarte mucho más al 100%.
Los arreglos de turbina en ciertos arreglos tienden a actuar como protectores parciales para otros que se encuentran cerca de ellos y las eficiencias en casos muy especiales pueden ser ligeramente más altas que las independientes.
PERO las matrices de turbinas que se extienden a lo largo de un área tienden a robar el viento de otras (en pocas palabras) y reducen la eficiencia de las cercanas.
La tendencia de la industria es a turbinas cada vez más grandes con el tiempo. 1 MW se ha vuelto común, 5 MW son grandes y 10 MW vendrán. Esto sugiere que hay ventajas comerciales en el aumento de tamaño por unidad, PERO el conductor comercial es el mayor rendimiento por gasto y si bien la eficiencia es importante, si puede hacer algo un 5% menos eficiente pero producir un 10% más de retorno de $%, el diseño más eficiente perderá . Si crees que es una declaración cuestionable, demuestra que eres un ingeniero y no un contador :-).
Las turbinas en el extremo inferior pueden ser de tipo de arrastre o una combinación de arrastre / elevación, pero generalmente se usan para bricolaje o donde se favorece la construcción inusual (tiene 100,000 oildrums en el almacén), o en aplicaciones muy específicas. Se consigue una alta eficiencia maximizando el levantamiento y eliminando la resistencia. La elevación permite que las cuchillas se muevan por el aire más rápido que la velocidad del viento. La relación entre la velocidad de la punta y la velocidad del viento (= TSR) es la medida de qué tan rápido gira el rotor en un viento dado. La eficiencia aumenta con la relación de velocidad entre la punta y el viento, pero a un TSR muy alto, se producen otras pérdidas. A medida que el TSR aumenta, el número de cuchillas disminuye para mantener bajas las RPM del eje. Los TSR de 10+ se pueden lograr usando máquinas SINGLE blade (no el doble). Hay ejemplos rusos alrededor, pero he visto algunos otros mencionados.
La velocidad del viento aumenta con la altitud y la potencia disponible aumenta con la velocidad en cubos, lo que hace que las torres altas y los rotores grandes permitan que se utilicen vientos más rápidos. Técnicamente, obtener más y más rápido viento no es aumentar la eficiencia en sí, PERO permite más energía en algunas partes de su inversión, por lo que parece ser la eficiencia para un contador. En este sentido, la turbina grande puede parecer "más eficiente".
La eficiencia depende de la forma de la cuchilla ...
Más adelante ...
Si las turbinas fueran pequeñas, tendrían menos masa y, por lo tanto, requerirían menos energía eólica para girar. Por lo tanto, la misma fuerza del viento que golpea una turbina grande y pequeña haría que la turbina pequeña gire más rápido. Una turbina de giro más rápido causa una mayor corriente inducida en el generador. Esto es asumiendo que podríamos construir una turbina y un generador pequeños y livianos que pudieran manejar las corrientes.
Sin embargo, con una turbina más pequeña, creo que la Ley de Lenz entraría en vigor mucho antes que con una turbina más grande con mayor impulso a medida que gira. Las fuerzas debidas a la Ley de Len se acumularían y se opondrían al giro de la turbina más pequeña, lo que en efecto la desaceleraría.
¿Alguna de esas cosas que acabo de escribir tiene sentido?
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