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Turbineneffizienz: Was müssen Sie wissen?

Der Zweck des Besitzes und Betriebs einer Windkraftanlage in Haushaltsgröße besteht darin, aus welchem Grund auch immer Strom zu erzeugen, sei es für den Eigenbedarf, Gewinn oder die Erzeugung für industrielle Zwecke. Die gesamte Stromerzeugung eines Windturbinensystems hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab, von denen viele durch interne und externe Faktoren des Systems selbst oder des Standorts des Systems beeinflusst werden können. Das heißt, es spielt nicht nur eine Rolle, welche Nennleistung Ihre Turbine hat, sondern auch, wie effizient diese Turbine die Energie aus dem Wind extrahiert und am Verbrauchsort in elektrische Energie umwandelt. Beispielsweise könnte ein 5-kW-Generator in einer Turbine aufgrund von Ineffizienzen im System bei unsachgemäßer Verwaltung aufgrund von Energieverlusten im System nur 500 W Leistung erzeugen. Daher ist es wichtig, die verschiedenen Ursachen von Ineffizienz und deren Bekämpfung zu charakterisieren und zu verstehen.


So holen Sie das Beste aus dem Wind heraus

Wir beginnen aus der Perspektive des Windes und arbeiten uns durch jede der Ineffizienzen, bis wir zu dem Strom kommen, der zum Laden der Batterien in Ihrem Haus verwendet wird. Leider können Sie nicht jederzeit kontrollieren, was der Wind tut, daher können wir leider nicht viel über seinen Zustand tun. Es ist jedoch erwähnenswert, dass im Allgemeinen die Umwandlung der kinetischen Energie des Windes in die kinetische Rotationsenergie des Windes umso effizienter ist, je laminarer die Strömung des Windes ist (ein wissenschaftlicher Name für eine gleichmäßige Luftströmung). Rotorblätter von Windkraftanlagen.


Turbulente Strömung ist das Gegenteil. Dies ist, wenn die Luft chaotisch ist und um Unberechenbarkeit wirbelt. Lokale Punkte innerhalb der Windströmung können den Wind nach hinten oder zur Seite drücken, was zu ungleichmäßigen Kräften führt, die auf die Turbinenblätter ausgeübt werden. Die begrenzte Kontrolle, die Sie über den Wind haben, der mit Ihrer Turbine interagiert, besteht darin, wie die Umgebung um die Turbine die Strömungsbedingungen beeinflusst. Strömungshindernisse wie Bäume, Gebäude oder andere Windturbinen verursachen eine Zunahme der turbulenten Strömung, die die Turbine erreicht. Daher sollten Sie bei der Installation Ihrer Turbine versuchen, sie in einem schönen offenen Bereich mit minimalen Hindernissen in der Nähe aufzustellen.


Es lohnt sich auch, die Windgeschwindigkeit zu betrachten, der Ihre Turbine in verschiedenen Einbaulagen ausgesetzt sein wird, da diese variieren kann. Der wichtigste Punkt, den Sie berücksichtigen sollten, ist die Höhe Ihrer Turbine. Je höher die Turbine installiert ist, desto höher sind in der Regel die Windgeschwindigkeiten. Dies liegt daran, dass der Wind, wenn er mit dem Boden interagiert, langsamer wird, die Luft direkt darüber verlangsamt, dann verlangsamt diese Luft die Luft darüber usw., bis Sie zu der uneingeschränkten Strömung zurückkehren, wo der Wind mit voller Geschwindigkeit fließt. Dieses Phänomen wird in der Fluiddynamik als Grenzschicht bezeichnet: eine Strömungsschicht in der Nähe einer Grenze (Luft zu Boden), die über ihre Höhe einen Geschwindigkeitsgradienten aufweist.


Anheben oder ziehen

Die zweite und ziemlich wichtige Ineffizienz bei Windturbinensystemen ist die theoretische Grenze der Energiemenge, die von einem bestimmten Turbinenblatt aus dem Wind gewonnen werden kann. Dies hängt vor allem von der Form des Flügels ab, mit dem die Windenergie geerntet wird. Es gibt mehrere beliebte Konstruktionen von Turbinenschaufeln, insbesondere TESUP verwendet in ihren Konstruktionen Schaufeln vom Auftriebstyp und vom Widerstandstyp.


Ein Beispiel für ein Auftriebsblatt ist an der Magnum 5-Turbine zu sehen. Die Schaufel ist in einer als Tragfläche bekannten Weise geformt. Dies ist die Form eines Flugzeugflügels, wenn Sie sich seinen Querschnitt ansehen würden. Diese Form erzeugt Auftrieb, wenn Wind über ihre Oberfläche geleitet wird, genau wie bei einem Flugzeugflügel. Ein gutes Beispiel für eine Widerstandsturbine ist eine TESUP AtlasX-Turbine. Dieser Turbinentyp hat ein „C“-förmiges Blatt und verlässt sich darauf, dass der Wind direkt auf die Turbinenblätter „drückt“, um sie zu drehen.


Das theoretische Maximum für Auftriebsturbinen liegt bei etwa 40 % und ich weiß, das mag auf den ersten Blick niedrig erscheinen, aber der maximale Wirkungsgrad einer Turbine beträgt nur 45 %! Also wirklich nicht schlimm! Schleppturbinen haben im Allgemeinen einen geringeren Wirkungsgrad. Dies liegt vor allem an der Konstruktion der Turbine. Da zwei Blätter (eines auf jeder Seite der Turbine) gleichzeitig vom Wind geschoben werden, arbeitet eines der Blätter gegen die Rotation der Turbine (wie unhöflich!), Die C-Form des Blattes sorgt für mehr Blattfläche ist dem Wind ausgesetzt und daher fängt eines der Blätter mehr Wind ein und wird stärker gedrückt, wodurch eine Rotation erzeugt wird.


Sie denken vielleicht, oh, das ist Müll, geringe Effizienz? Ich bekomme kaum Strom aus meiner TESUP-Turbine! Aber keine Sorge, es gibt einen Kompromiss, und zwar einen großartigen! Schleppturbinen haben eine niedrigere Anlaufgeschwindigkeit und drehen sich daher häufiger als Auftriebsturbinen, ähnlich wie die Schildkröte und der Hase der Energieerzeugung! TESUP arbeitet hart daran, dass ihre Turbinen durch sorgfältiges Design ihrer Schaufeln einen höheren Wirkungsgrad haben. Schauen Sie sich nur die neu gestalteten Klingen des AtlasX an! Sie haben nicht nur die Effizienz der Turbine verbessert und das Windeinzugsgebiet vergrößert, sie sehen auch gut aus!


Die Notwendigkeit guter Komponenten in Ihrem Betriebssystem


Die letzte Hürde zwischen dem Wind und Ihrer Stromerzeugung sind elektrische Ineffizienzen. Diese können und werden in allen elektrischen Komponenten auftreten, sei es der elektrische Generator in der Turbine oder der kleinste Draht im System. Leider neigen elektrische Komponenten dazu, Strom durch die Erzeugung von Wärmeenergie zu verschwenden (denken Sie daran, wenn Sie ein Telefonladegerät berührt haben und es nach dem Aufladen eines Telefons warm war). Jeder Schritt, der in einem Windturbinensystem zum Erzeugen, Übertragen und Speichern elektrischer Energie notwendig ist, wird zwangsläufig mit Verlusten verbunden sein. Diese Verluste können natürlich reduziert werden!


Der beste Weg, diese Steigerung der elektronischen Effizienz zu geringen Kosten zu erreichen, ist der Kauf hochwertiger elektronischer Komponenten für Ihr System. TESUP kann Laderegler, Wechselrichter und Verkabelungssysteme liefern, die gut geeignet und speziell für TESUP-Turbinen ausgelegt sind. Der Kauf eines oder aller dieser Systeme zur Ergänzung Ihres auf Windkraftanlagen basierenden Stromerzeugungssystems ist eine gute Möglichkeit, die Verluste in Ihrem System zu reduzieren und letztendlich insgesamt mehr Strom zu erzeugen!


TESUP hofft, dass dieser kleine Leitfaden zu einigen Ineffizienzen, auf die Sie stoßen könnten, hilfreich war! Hoffentlich sind Sie jetzt etwas besser über Windenergieanlagen informiert und wie interessant sie sind!

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