"Tuulivoimalan roottorin läpi virtaavan ilmamassan tehosisällöstä saadaan teoriassa hyödynnettyä noin 59 %, joka näin ollen on tuulivoimalan teoreettinen maksimihyötysuhde. Häviöt johtuvat siitä, että tuulen nopeus roottorin takana on pienempi kuin ennen roottoria, ja nopeuden pienentyessä ilmamassa laajenee, koska massavirta säilyy vakiona."
Näin varmaan käytännössä, mutta hain teoreettista arvoa, ja sen matemaattista ratkaisua.
0Äänestä
Anonyymi00003
Anonyymi00002 kirjoitti:
Näin varmaan käytännössä, mutta hain teoreettista arvoa, ja sen matemaattista ratkaisua.
Tuo kyllä on teoreettinen arvo. Käytännössä ei päästä aivan tuohon lukemaan. Aloituksessa et maininnut matemaattisesta mallinnuksesta mitään. Aerodynamiikka ei tuollaisessa tapauksessa ole helpoimpia mallinnettavia.
0Äänestä
Anonyymi00012
Virheellistä tietoa. lukuarvo 100% - 59% = 41% ei koostu häviöistä kuin hyvin pieneltä osin, pääosin se koostuu ilmaan jäljelle jääneestä liike-energiasta, mitä vaikkapa toinen saman tuulipuiston (sinänsä järjetön ilmaisu kyseiselle käsitteelle, mutta suomenkieleen vakiintunut) tuulivoimala käyttää hyödykseen, jolloin tuo energiamäärä ei todellakaan mennyt häviönä hukkaan. Häviötä on vain se energiamäärä mikä muuttuu lämmöksi tai ääneksi voimalassa, tai turbulenssin osalta viskositeetin vaikutuksesta roottorin jälkeen.
Toisekseen lukuarvolla 59% ei ole mitään tekemistä hyötysuhteen kanssa. Kyseinen Betzin lain mukainen Cp on coefficient of performance, ei hyötysuhde. Hyötysuhde on E-out/E_in, jossa E_out on hyötyenergia, eli sähkötehona sähköverkkoon siirretty osuus. E_in taas on se osuus ilman liike-energista, mikä on roottorilla otettu talteen, eikä se osuus minkä kyseinen ilma sisälsi paljon ennen roottorille saapumista, kuten Cp:n määritelmässä. Liäksi CP:n määritelmässä E_out sisältää roottoein akselitehon osoittajassa, mikä on aina suurempi kuin talteen saatu sähköteho. Välissä on häviöinä sekä laakerivastuksia, generaattorin hyötysuhde, kuin myös roottorin kääntämisiä tuulen suunnan vaihtelun mukaan, johon myös kuluu sähköä. Myös lapakulmien mahdollinen säätö ja useat muut kohteet kuluttavat sähköä, ja E_out on siis vain se sähkötehon osuus mikä voimalasta saadaan siirtojohtoihin voimalan ulkopuolelle.
Verrataan dieselkoneeseen, jossa osa polttoainepumpun säiliöstä ottamasta polttoaineesta palautetaan takaisin tankkiin lämmitettynä koneen tuottamalla hukkalämmöllä, jotta polttoaine ei pakkasella hyydy, eikä parafiini tuki polttoainejärjestelmää. E_in on silloin vain se osuus polttoaineesta mikä sylinteriin päätyy poltettavaksi, eikä tietenkään sisällä sitä osuutta mikä palautuu tankkiin. Sama tietysti pätee myös tuulivoimaloihin.
Alkuperäisen kysymyksen asettelun kannalta merkitystä on myös huoltokatkojen aikana menetetyllä tuotannon osuudella. Kysymyshän ei koskenut hyötysuhdetta eikä Cp:tä, vaan jotain aivan muuta.
0Äänestä
Anonyymi00023
Anonyymi00003 kirjoitti:
Tuo kyllä on teoreettinen arvo. Käytännössä ei päästä aivan tuohon lukemaan. Aloituksessa et maininnut matemaattisesta mallinnuksesta mitään. Aerodynamiikka ei tuollaisessa tapauksessa ole helpoimpia mallinnettavia.
Jännä, että Tuulivoimayhdistys pistää sivuilleen tuon aika yksinkertaistetun teoreettisen luvun.
Kuten todettu, aerodynamiikka ei ole tuulimyllyjen tapauksessa helpoimpia mallinnettavia. Suurin haaste on turbulenssi siipien päissä. Ilmiö on sama kuin purjeveneissä ja lentokoneissa. Googlaamalla löytyy paljonkin tietoa siitä, miten isopurjeen päällä tai lentokoneen siipien päissä oleva turbulenssi vaikuttaa.
Turbulenssi kasvattaa siiven aerodynaamista "pituutta" eli tuulimylly pystyy hyödyntämään tuulen suuremmalta alueelta. Tosin hyötysuhde huononee samalla.
Liikennelentokoneissa hyötysuhde on ehkä tärkein tavoiteltava ominaisuus. Siksi nykyisissä potkureissa noin 1/3 pituudesta potkurin päässä käytetään turbulenssin vähentämiseen ja siipien päissä on wingletit. Suihkumoottorivalmistajat tekevät merkittäviä kehitysinvestointeja pienentääkseen puhaltimen ja ilmanottoaukon reunojen välistä välystä. Sen sijaan tuulivoimaloissa turbulenssin pienentämiseen ei tavallisesti ole tarvetta.
Muultakin sivulta löytyy niitä kaavoja jos viitsii hakea.
0Äänestä
Anonyymi00005
Siinä on tuo jäteongelma, kun käytetty ilma pitää kuljettaa pois. Aivan kaikkea tuulen liike-energiaa ( nopeutta) ei voida ulosmitata. Optimissa saadaan tuo 59 % teoreettinen hyötysuhde. Käytäänön myllyt ovat korkeintaan "70 % koneita", joten luokkaa 40 % voi olla niille realistinen.
0Äänestä
Anonyymi00007
Hyötysuhteella ei ole suurta väliä, koska tuulihan on "ilmasta". Sama pätee aurinkopaneeliinkin. Laittaa isomman pinta-alan. Itse paneelihan on halpaa nykyään.
0Äänestä
Anonyymi00008
Anonyymi00007 kirjoitti:
Hyötysuhteella ei ole suurta väliä, koska tuulihan on "ilmasta". Sama pätee aurinkopaneeliinkin. Laittaa isomman pinta-alan. Itse paneelihan on halpaa nykyään.
Pelkkä paneeli maksaa noin 0.30 e per watti. Sillä saa Suomen oloissa 876 Wh energiaa vuodessa. Jos käyttöikä on 20 v ja reaalikorko 3 %, niin sähkön hinnaksi tulee 2.2 s/kWh.
0Äänestä
Anonyymi00009
Anonyymi00007 kirjoitti:
Hyötysuhteella ei ole suurta väliä, koska tuulihan on "ilmasta". Sama pätee aurinkopaneeliinkin. Laittaa isomman pinta-alan. Itse paneelihan on halpaa nykyään.
Tuulivoiman kanssa suurempi merkitys kuin aurinkopaneelien kanssa. Paneelien viemä pinta-ala paljon pienempi ongelma kuin isojen propellien vaatima rakenteiden järeys.
0Äänestä
Anonyymi00013
Kaikki tuulen energiasisältö maanpinnan suhteen voidaan "ulosmitata", kun käytetään tuulen suuntaan liikkuvaa roottoria, eli esim laivan kannelle asennettua. Epätarkan mittauksen seurauksena voi tietysti olla että jättövirtaus on vaikkapa 0,1% alkuperäisestä tuulen nopeudesta , mutta alkuperäistä virtaussuuntaa vastaan. Eli ilman virtausnopeuden muutos on tällöin 100,1% alkuperäisestä tuulen nopeudesta maanpinnan suhteen. Tämä on sekä fysikaalisesti että teknisesti täysin mahdollista saavuttaa, eikä edes erityisen vaikeaa. Taloudellisesta järkevyydestä ei sitten ole väitetty yhtään mitään.
Betzin lain mukainen "optimi" on siis kaikkea muuta kuin optimi, ellei kyse ole maanpinnan suhteen paikallaan (roottorin massakeskipisteen sijainti) pysyvästä pyörivästä roottorista.
0Äänestä
Anonyymi00014
Anonyymi00009 kirjoitti:
Tuulivoiman kanssa suurempi merkitys kuin aurinkopaneelien kanssa. Paneelien viemä pinta-ala paljon pienempi ongelma kuin isojen propellien vaatima rakenteiden järeys.
Tiedossani ei ole ainuttakaan tuulivoimalaa, jossa käytettäisiin propelleita. Sellaisia toki on mahdollista käyttää, jos tuulivoimala kulkee myötätuuleen. Kaikissa sadoissa tietämässäni tuulivoimaloissa käytetään yksinomaan turbiineita. Rakenteiden järeys ei niissä ole minkäänlainen ongelma, vaan laskettavissa oleva kustannustekijä.
0Äänestä
Anonyymi00018
Anonyymi00013 kirjoitti:
Kaikki tuulen energiasisältö maanpinnan suhteen voidaan "ulosmitata", kun käytetään tuulen suuntaan liikkuvaa roottoria, eli esim laivan kannelle asennettua. Epätarkan mittauksen seurauksena voi tietysti olla että jättövirtaus on vaikkapa 0,1% alkuperäisestä tuulen nopeudesta , mutta alkuperäistä virtaussuuntaa vastaan. Eli ilman virtausnopeuden muutos on tällöin 100,1% alkuperäisestä tuulen nopeudesta maanpinnan suhteen. Tämä on sekä fysikaalisesti että teknisesti täysin mahdollista saavuttaa, eikä edes erityisen vaikeaa. Taloudellisesta järkevyydestä ei sitten ole väitetty yhtään mitään.
Betzin lain mukainen "optimi" on siis kaikkea muuta kuin optimi, ellei kyse ole maanpinnan suhteen paikallaan (roottorin massakeskipisteen sijainti) pysyvästä pyörivästä roottorista.
Selostamasi tapaus (myötätuulta nopeammin) on tila, jossa maan pinnasta liikkeessä tuotettu voima on sama kuin tuulen pysäyttävä voima, eli mitään ulkoista energiaa ei ole saatavana, jos ilman liike pysäytetään kokonaan.
0Äänestä
Anonyymi00021
Anonyymi00014 kirjoitti:
Tiedossani ei ole ainuttakaan tuulivoimalaa, jossa käytettäisiin propelleita. Sellaisia toki on mahdollista käyttää, jos tuulivoimala kulkee myötätuuleen. Kaikissa sadoissa tietämässäni tuulivoimaloissa käytetään yksinomaan turbiineita. Rakenteiden järeys ei niissä ole minkäänlainen ongelma, vaan laskettavissa oleva kustannustekijä.
Typerään saivarteluusi propelleista en jaksa tämän enempi puuttua, ja rakenteiden aiheuttamat ongelmat jo vähänkin viisaampi kuin sinä ymmärtää jo siitä että noita myllyjä ei juuri missään näe muuta kuin valtavassa mittakaavassa verrattuna paneeeleihin joita alkaa olla jo jokakatolla
0Äänestä
Anonyymi00024
Anonyymi00018 kirjoitti:
Selostamasi tapaus (myötätuulta nopeammin) on tila, jossa maan pinnasta liikkeessä tuotettu voima on sama kuin tuulen pysäyttävä voima, eli mitään ulkoista energiaa ei ole saatavana, jos ilman liike pysäytetään kokonaan.
Kaikki kohdat perusteellisesti pielessä. Kyse ei ole myötätuulta nopeammin, vaan vastatuuleen etenemisestä. Kun ilman liike pysäytetään kokonaan maanpinnan suhteen siitä vapautuu energiaa 0,5 * m * v* v verran, jossa v on tuulen vauhti maanpinnan suhteen, ja m sen ilman massa mikä pysäytettiin. Se ei tietenkään ole nolla, vaan paljon enemmän kuin maanpinnan suhteen paikallaan olevissa tuulivoimaloissa olisi samalla roottorilla. Samalla roottorilla ei voisi myötätuulta nopeammin edes edetä!
Kun laivan potkuri tuottaa lisävoimaa tuulivoimalan turbiinin vastuksen verran, ovat voimat yhtä suuria, mutta niiden voimien tekemien töiden itseisarvo ei tietenkään ole sama, koska nopeudet ovat täysin erisuuruisia kun tuulee. Siispä ulkoista energiaa on saatavissa, ja enemmän kuin maalle sijoitetulla tuulivoimalalla samassa tuulessa samalla roottorilla, joka molemmissa tapauksissa on turbiini.
0Äänestä
Anonyymi00025
Anonyymi00021 kirjoitti:
Typerään saivarteluusi propelleista en jaksa tämän enempi puuttua, ja rakenteiden aiheuttamat ongelmat jo vähänkin viisaampi kuin sinä ymmärtää jo siitä että noita myllyjä ei juuri missään näe muuta kuin valtavassa mittakaavassa verrattuna paneeeleihin joita alkaa olla jo jokakatolla
Tuuliturbiineita löytyy hyvin laajoissa mittakaavoissa, paljon laajemmissa kuin aurinkopaneeleita. Pienimmät ovat lippalakkeihin asennettuja vappuviipperöitä, vajaan 30 cm halkaisijoilla oleviin löytyy jo generaattoreihin kytkettynäkin, ja siinä ja hieman suuremmassa kokoluokassa ovat olleet pitkän matkan purjeveneissä jopa yleisiä. Eikä rakenteiden ongelmista ole tietoakaan, vaan toimivat hyvin kuten mainostetaankin. Et vaan tiedä tai ymmärrä asioista mitään, lujuusopista et ilmeisesti yhtään mitään, kun kaikki on sinulle vaikeaa ja ongelmallista ilman minkäänlaisia perusteluja.
Tuulivoimaloistakaan et ymmärrä yhtään mitään jollet erota edes potkuria turbiinista.
0Äänestä
Anonyymi00027
Anonyymi00024 kirjoitti:
Kaikki kohdat perusteellisesti pielessä. Kyse ei ole myötätuulta nopeammin, vaan vastatuuleen etenemisestä. Kun ilman liike pysäytetään kokonaan maanpinnan suhteen siitä vapautuu energiaa 0,5 * m * v* v verran, jossa v on tuulen vauhti maanpinnan suhteen, ja m sen ilman massa mikä pysäytettiin. Se ei tietenkään ole nolla, vaan paljon enemmän kuin maanpinnan suhteen paikallaan olevissa tuulivoimaloissa olisi samalla roottorilla. Samalla roottorilla ei voisi myötätuulta nopeammin edes edetä!
Kun laivan potkuri tuottaa lisävoimaa tuulivoimalan turbiinin vastuksen verran, ovat voimat yhtä suuria, mutta niiden voimien tekemien töiden itseisarvo ei tietenkään ole sama, koska nopeudet ovat täysin erisuuruisia kun tuulee. Siispä ulkoista energiaa on saatavissa, ja enemmän kuin maalle sijoitetulla tuulivoimalalla samassa tuulessa samalla roottorilla, joka molemmissa tapauksissa on turbiini.
Jotain perustavaa virhettä näyttää kehittelyssäsi olevan. Ilman liike on toki pysäytettävissä, mutta jos pysäyttävä voima ei ole liikkeessä ilmavirran suuntaan, liike-energia muuttuu lämmöksi, jota ilmasta voi pumpata ilmaa pysäyttämättäkin. Energia on voima * voiman suuntainen matka, jos pysäyttävä voima on paikallaan, se ei tee työtä, ja jos se on liikkeessä, ilmamassalle jää liikkeen suuruinen nopeus.
0Äänestä
Anonyymi00043
Anonyymi00027 kirjoitti:
Jotain perustavaa virhettä näyttää kehittelyssäsi olevan. Ilman liike on toki pysäytettävissä, mutta jos pysäyttävä voima ei ole liikkeessä ilmavirran suuntaan, liike-energia muuttuu lämmöksi, jota ilmasta voi pumpata ilmaa pysäyttämättäkin. Energia on voima * voiman suuntainen matka, jos pysäyttävä voima on paikallaan, se ei tee työtä, ja jos se on liikkeessä, ilmamassalle jää liikkeen suuruinen nopeus.
Pieleen meni, koska et ymmärrä liikkeen suunnan vaikutusta asiaan. Kun turbiini liikkuu vastatuulen suuntaan, niin maan suhteen paikalleen pysäytetty ilma liikkuu turbiinin massakeskipisteen suuntaan samaan suuntaan kuin ennen ilman hidastamisen aloittamistakin, mutta hitaammin. Siitä siis vapautuu liike-eenrgiaa, eikä siitä muutu lämmöksi kuin pieni osa. Suurin osa saadaan talteen turbiini akselin pyörimissuuntaan vaikuttavana vääntömomenttina.
Numeroin, tuulee 10 m/s maanpinnan suhteen, eli 15 m/s turbiini massakeskipisteen suhteen. Turbiinin tuottama paine-ero hidastaa ilman nopeutta 10 m/s verran, jolloin ilma jää maan pinnan suhteen paikalleen, mutta turbiinin massakeskipisteen suhteen se hidastuu arvosta 15 m/s vauhtiin 5 m/s. Ilma läpäisee roottoritason noiden keskivauhdilla, eli 10 m/s, ja kun sen kertoo roottorin pyörähdysympyrän pinta-alalla sekä ilman tiheydellä, saa tulokseksi roottorin läpi menevän massavirran (kg/s). Jarruttava voima on ilman liikemäärän muutos aika-yksikköä kohti, ja vapautuva energian teho ilman liike-energian muutos aikayksikköä kohti. Siitä saa yli 80% hyödyksi akselitehona, ellei turbiini suunnittelija ole täysi idiootti. Akselitehosta pitää sitten vähentää potkurin kuluttaman akselitehon osuus, mikä on seurausta kyseisestä jarruttavasta voimasta. Eli potkurin akseliteho = vastusvoima kertaa laitteen vauhti veden suhteen jaettuna potkurin propulsiohyötysuhteella.
0Äänestä
Anonyymi00046
Anonyymi00025 kirjoitti:
Tuuliturbiineita löytyy hyvin laajoissa mittakaavoissa, paljon laajemmissa kuin aurinkopaneeleita. Pienimmät ovat lippalakkeihin asennettuja vappuviipperöitä, vajaan 30 cm halkaisijoilla oleviin löytyy jo generaattoreihin kytkettynäkin, ja siinä ja hieman suuremmassa kokoluokassa ovat olleet pitkän matkan purjeveneissä jopa yleisiä. Eikä rakenteiden ongelmista ole tietoakaan, vaan toimivat hyvin kuten mainostetaankin. Et vaan tiedä tai ymmärrä asioista mitään, lujuusopista et ilmeisesti yhtään mitään, kun kaikki on sinulle vaikeaa ja ongelmallista ilman minkäänlaisia perusteluja.
Tuulivoimaloistakaan et ymmärrä yhtään mitään jollet erota edes potkuria turbiinista.
Eilen tuli taas uutista rakenteiden ongelmista...
0Äänestä
Anonyymi00047
Anonyymi00043 kirjoitti:
Pieleen meni, koska et ymmärrä liikkeen suunnan vaikutusta asiaan. Kun turbiini liikkuu vastatuulen suuntaan, niin maan suhteen paikalleen pysäytetty ilma liikkuu turbiinin massakeskipisteen suuntaan samaan suuntaan kuin ennen ilman hidastamisen aloittamistakin, mutta hitaammin. Siitä siis vapautuu liike-eenrgiaa, eikä siitä muutu lämmöksi kuin pieni osa. Suurin osa saadaan talteen turbiini akselin pyörimissuuntaan vaikuttavana vääntömomenttina.
Numeroin, tuulee 10 m/s maanpinnan suhteen, eli 15 m/s turbiini massakeskipisteen suhteen. Turbiinin tuottama paine-ero hidastaa ilman nopeutta 10 m/s verran, jolloin ilma jää maan pinnan suhteen paikalleen, mutta turbiinin massakeskipisteen suhteen se hidastuu arvosta 15 m/s vauhtiin 5 m/s. Ilma läpäisee roottoritason noiden keskivauhdilla, eli 10 m/s, ja kun sen kertoo roottorin pyörähdysympyrän pinta-alalla sekä ilman tiheydellä, saa tulokseksi roottorin läpi menevän massavirran (kg/s). Jarruttava voima on ilman liikemäärän muutos aika-yksikköä kohti, ja vapautuva energian teho ilman liike-energian muutos aikayksikköä kohti. Siitä saa yli 80% hyödyksi akselitehona, ellei turbiini suunnittelija ole täysi idiootti. Akselitehosta pitää sitten vähentää potkurin kuluttaman akselitehon osuus, mikä on seurausta kyseisestä jarruttavasta voimasta. Eli potkurin akseliteho = vastusvoima kertaa laitteen vauhti veden suhteen jaettuna potkurin propulsiohyötysuhteella.
Yritätkö uskotella että turbiinia liikuttelemalla olisi mahdollista saada ilman liikkeestä energiaa enemmän kuin se sisältää ?
0Äänestä
Anonyymi00048
Anonyymi00047 kirjoitti:
Yritätkö uskotella että turbiinia liikuttelemalla olisi mahdollista saada ilman liikkeestä energiaa enemmän kuin se sisältää ?
Yritän uskotella että 10 kg ilmaa sisältää samassa tuulessa enemmän energiaa kuin 1 kg ilmaa, mutta sinä et sitä usko. Liikuttelemalla turbiinia vastatuuleen lisätään massavirtaa, ja siten sitä ilman massaa, josta energiaa yhden sekunnin aikana voidaan ottaa turbiinilla talteen!!! Jos saisit turbiinin liikkumaan nopeudella 0,99c , tuottaisi jo yhden neliömetrin turbiini teoriassa enemmän kuin koko ihmiskunnan sähkönkulutus on samassa ajassa, kunhan turbiinia liikutetaan alueella, jossa tuulee. Käytännössä turbiini ei tietysti tuollaista kestäisi, vaan hajoaisi palasiksi jo paljon ennen tuon vauhdin saavuttamista. Eikä tuultakaan tuollaisella teholla kauaa riittäisi, mutta teoriassa juuri noin.
0Äänestä
Anonyymi00049
Anonyymi00043 kirjoitti:
Pieleen meni, koska et ymmärrä liikkeen suunnan vaikutusta asiaan. Kun turbiini liikkuu vastatuulen suuntaan, niin maan suhteen paikalleen pysäytetty ilma liikkuu turbiinin massakeskipisteen suuntaan samaan suuntaan kuin ennen ilman hidastamisen aloittamistakin, mutta hitaammin. Siitä siis vapautuu liike-eenrgiaa, eikä siitä muutu lämmöksi kuin pieni osa. Suurin osa saadaan talteen turbiini akselin pyörimissuuntaan vaikuttavana vääntömomenttina.
Numeroin, tuulee 10 m/s maanpinnan suhteen, eli 15 m/s turbiini massakeskipisteen suhteen. Turbiinin tuottama paine-ero hidastaa ilman nopeutta 10 m/s verran, jolloin ilma jää maan pinnan suhteen paikalleen, mutta turbiinin massakeskipisteen suhteen se hidastuu arvosta 15 m/s vauhtiin 5 m/s. Ilma läpäisee roottoritason noiden keskivauhdilla, eli 10 m/s, ja kun sen kertoo roottorin pyörähdysympyrän pinta-alalla sekä ilman tiheydellä, saa tulokseksi roottorin läpi menevän massavirran (kg/s). Jarruttava voima on ilman liikemäärän muutos aika-yksikköä kohti, ja vapautuva energian teho ilman liike-energian muutos aikayksikköä kohti. Siitä saa yli 80% hyödyksi akselitehona, ellei turbiini suunnittelija ole täysi idiootti. Akselitehosta pitää sitten vähentää potkurin kuluttaman akselitehon osuus, mikä on seurausta kyseisestä jarruttavasta voimasta. Eli potkurin akseliteho = vastusvoima kertaa laitteen vauhti veden suhteen jaettuna potkurin propulsiohyötysuhteella.
Yksinkertaisuudessaan jos se 10 m/s pysäytetään paikalleen, siitä ei saada energiaa kuin lämpönä, koska liike puuttuu. Liikkuva turbiini kohtaa vastavoiman, joka on korvattava ulkoisella voimalla eli hyöty on nolla, ja ongelma palautuu taas siihen, kuinka paljon virtausnopeutta pitäisi hidastaa parhaan tuoton saadakseen.
Jos tarkastelet turbiinin tehoa sen liikkeessä, ei ole mahdollista pysäyttää todellista liikettä ja suhteellista liikettä samaan kohtaan, ja kokonaismassan siirto syö suhteellisen nopeuden edun.
0Äänestä
Anonyymi00050
Anonyymi00048 kirjoitti:
Yritän uskotella että 10 kg ilmaa sisältää samassa tuulessa enemmän energiaa kuin 1 kg ilmaa, mutta sinä et sitä usko. Liikuttelemalla turbiinia vastatuuleen lisätään massavirtaa, ja siten sitä ilman massaa, josta energiaa yhden sekunnin aikana voidaan ottaa turbiinilla talteen!!! Jos saisit turbiinin liikkumaan nopeudella 0,99c , tuottaisi jo yhden neliömetrin turbiini teoriassa enemmän kuin koko ihmiskunnan sähkönkulutus on samassa ajassa, kunhan turbiinia liikutetaan alueella, jossa tuulee. Käytännössä turbiini ei tietysti tuollaista kestäisi, vaan hajoaisi palasiksi jo paljon ennen tuon vauhdin saavuttamista. Eikä tuultakaan tuollaisella teholla kauaa riittäisi, mutta teoriassa juuri noin.
Ahaa, tämä taisi olla niitä vanhoja kuluneita vitsejä että ropeli auton katolla tuottaa liikkumiseen tarvittavan energian D:D
0Äänestä
Anonyymi00051
Anonyymi00049 kirjoitti:
Yksinkertaisuudessaan jos se 10 m/s pysäytetään paikalleen, siitä ei saada energiaa kuin lämpönä, koska liike puuttuu. Liikkuva turbiini kohtaa vastavoiman, joka on korvattava ulkoisella voimalla eli hyöty on nolla, ja ongelma palautuu taas siihen, kuinka paljon virtausnopeutta pitäisi hidastaa parhaan tuoton saadakseen.
Jos tarkastelet turbiinin tehoa sen liikkeessä, ei ole mahdollista pysäyttää todellista liikettä ja suhteellista liikettä samaan kohtaan, ja kokonaismassan siirto syö suhteellisen nopeuden edun.
Kun tuulee maan suhteen 10 m/s ja turbiini liikkuu vastatuuleen 5 m/s, niin kun ilman liikettä hidastetaan 10 m/s verran, ei se pysähdy paikalleen turbiinin suhteen, vaan liikkuu 5 m/s. Liike ei siis puutu, eikä lämpöä synny kuin hieman. Liikkuva turbiini kohtaa vastavoiman, joka on korvattava ulkoisella voimalla eli hyöty on kaikkea muuta kuin nolla. Hyötyä tulee sekä siitä että ilmaa voidaan hidastaa 10 m/s 6,6667 m/s sijasta, sekä siitä että aikayksikköä kohti liike-energiaa otetaan talteen 1,5 kertaisesta massasta ilmaa. Jos tarkastelet turbiinin tehoa sen liikkeessä, ei ole mahdollista pysäyttää todellista liikettä ja suhteellista liikettä samaan kohtaan, eikä mitään tarvettakaan, eikä mitään todellista liikettä ole edes olemassa. Kaikki liike tässä maailmankaikkeudessa on fysiikan lakien mukaan suhteellista, verrattuna johonkin, ja sitä kutsutaan fysiikassa havaintokoordinaatistoksi. Suhteellista liikettä turbiini suhteen taas ei koskaan kannata pysäyttää, koska silloin massavirta olisi nolla, ja teho samoin. Kokonaismassan siirto tuottaa lisää etua, eikä syö mitään. Puppusanageneraattorillako noita tekstejäsi tuotat, kun niissä ei ole mitään fysikaalista järkeä?
0Äänestä
Anonyymi00052
Anonyymi00050 kirjoitti:
Ahaa, tämä taisi olla niitä vanhoja kuluneita vitsejä että ropeli auton katolla tuottaa liikkumiseen tarvittavan energian D:D
Vain jos se turbiini on tarpeeksi suuri, ja tuulee tarpeeksi paljon. Käytännössä ei tiellä onnistu edes noista syistä, puhumattakaan lainsäädännön asettamista rajoituksista, esim kuorman sitomisen suhteen. Ps, ne turbiini lavat ovat tieliikennelainsäädännön mukaan kuormaa. Vitseihin asia ei siis liittynyt mitenkään. Vaan siihen että liike-energia on suoraan verrannollinen massaan samalla vauhdilla verrattaessa.
0Äänestä
Anonyymi00053
Anonyymi00050 kirjoitti:
Ahaa, tämä taisi olla niitä vanhoja kuluneita vitsejä että ropeli auton katolla tuottaa liikkumiseen tarvittavan energian D:D
Kun tuulee maan suhteen 10 m/s ja turbiini liikkuu vastatuuleen 5 m/s, niin kun ilman liikettä hidastetaan 10 m/s verran, ei se pysähdy paikalleen turbiinin suhteen, vaan liikkuu 5 m/s. Liike ei siis puutu, eikä lämpöä synny kuin hieman. Liikkuva turbiini kohtaa vastavoiman, joka on korvattava ulkoisella voimalla eli hyöty on kaikkea muuta kuin nolla. Hyötyä tulee sekä siitä että ilmaa voidaan hidastaa 10 m/s 6,6667 m/s sijasta, sekä siitä että aikayksikköä kohti liike-energiaa otetaan talteen 1,5 kertaisesta massasta ilmaa. Jos tarkastelet turbiinin tehoa sen liikkeessä, ei ole mahdollista pysäyttää todellista liikettä ja suhteellista liikettä samaan kohtaan, eikä mitään tarvettakaan, eikä mitään todellista liikettä ole edes olemassa. Kaikki liike tässä maailmankaikkeudessa on fysiikan lakien mukaan suhteellista, verrattuna johonkin, ja sitä kutsutaan fysiikassa havaintokoordinaatistoksi. Suhteellista liikettä turbiini suhteen taas ei koskaan kannata pysäyttää, koska silloin massavirta olisi nolla, ja teho samoin. Kokonaismassan siirto tuottaa lisää etua, eikä syö mitään. Puppusanageneraattorillako noita tekstejäsi tuotat, kun niissä ei ole mitään fysikaalista järkeä?
Lainsäädännöllä ei ole mitään vaikutusta fysiikkaan, ja jos juttusi ei ole pilailua, niin yritä ymmärtää että 2- eri koordinaatistossa tapahtuvia ilmiöitä ei voi niputtaa samaan yhteyteen.
Lainsäädännöllä ei ole mitään vaikutusta fysiikkaan, ja jos juttusi ei ole pilailua, niin yritä ymmärtää että 2- eri koordinaatistossa tapahtuvia ilmiöitä ei voi niputtaa samaan yhteyteen.
Kyseessä on yksi ja sama tapahtuma, joten kysymys ei ole mistään niputtamisesta. Kyse on siitä ettei täällä ymmärretä koordinaatiston valinnan vaikutusta tilanteen kuvaukseen, eli laskennassa saataviin lukuarvoihin. Eikä myöskään sitä että aikayksikköä kohti talteen otettava ilman liike-energia riippuu suuresti massavirrasta, mitä voidaan lisätä: 1) suurentamalla roottorin pyörähdyspinta-alaa 2) suurentamalla ilman virtausvauhtia roottoritason suhteen, liikuttamalla roottoria vastatuuleen. 3) molemmilla edellä mainituilla tavoilla samaan aikaan.
Saatavalla teholla ei ole minkäänlaista ylärajaa, ellei huomioida suhteellisuusteoriaa, ja /tai maapallonilmakehän rajallista kokoa ja/tai sitä että otettaessa ilman liike-energiaa talteen maapallon ilmakehän sisältämä liike-energia vähenee, eikä pysy samana. Auringosta kyllä saadaan lisää, muttei rajoittamattomalla teholla.
0Äänestä
Anonyymi00060
Anonyymi00059 kirjoitti:
Kyseessä on yksi ja sama tapahtuma, joten kysymys ei ole mistään niputtamisesta. Kyse on siitä ettei täällä ymmärretä koordinaatiston valinnan vaikutusta tilanteen kuvaukseen, eli laskennassa saataviin lukuarvoihin. Eikä myöskään sitä että aikayksikköä kohti talteen otettava ilman liike-energia riippuu suuresti massavirrasta, mitä voidaan lisätä: 1) suurentamalla roottorin pyörähdyspinta-alaa 2) suurentamalla ilman virtausvauhtia roottoritason suhteen, liikuttamalla roottoria vastatuuleen. 3) molemmilla edellä mainituilla tavoilla samaan aikaan.
Saatavalla teholla ei ole minkäänlaista ylärajaa, ellei huomioida suhteellisuusteoriaa, ja /tai maapallonilmakehän rajallista kokoa ja/tai sitä että otettaessa ilman liike-energiaa talteen maapallon ilmakehän sisältämä liike-energia vähenee, eikä pysy samana. Auringosta kyllä saadaan lisää, muttei rajoittamattomalla teholla.
Minkä ikäinen olet, tai vastaavasti, mikä on koulutustasosi ?
0Äänestä
Anonyymi00061
Anonyymi00060 kirjoitti:
Minkä ikäinen olet, tai vastaavasti, mikä on koulutustasosi ?
Tekniikan lisensiaatti 44v.
0Äänestä
Anonyymi00006
Ongelma on, että myllyn teho on verrannollinen tuulen nopeuden kolmanteen potensiin ( ~ v^3). Tämä sitten heiluttelee sähkön pörssihintaa. Joskus tulee 6000 MW ja joskus ei juuri mitään.
0Äänestä
Anonyymi00016
Tuo ongelma (heiluttelee pörssihintaa) ei ole seurausta fysiikasta eikä tekniikasta, vaan on puhtaasti poliittisen päätöksenteon seurausta. Mikäli tuulivoimaloiden sähköverkkoon liittämisen edellytys olisi vastaava määrä varavoimaa, minkä saa tietysti ulkoistaa jonnekin muuallekin, ei koko ongelmaa olisi olemassa.
Ongelmaan on useitakin ratkaisuvaihtoehtoja, yksi niistä on parantaa sähkönsiirtoverkostoa pohjoiseen Ruotsiin ja Norjaan, missä on paljon sellaista vesivoimaa minkä tehoa on mahdollista säätää hyvin laajoissa rajoissa, toisin kuin suurinta osaa Suomen vesivoimaloista, joilta joessa toimivina edellytetään ympäristösyistä varsin rajoitettua virtaaman vaihtelua. Toinen on ns vihreän vedyn tuotannossa, mikä olisi merkittävä parannus mainitsemaasi ongelmaan sillä edellytyksellä, että niiden käyttöönottoluvassa vaaditaan niitä käyttämään tuotannossa yksinomaan pörssisähköä, siis kielletään niiltä sekä kiinteän hintaiset sähkösopimukset, hybridisopimukset, että muut sitä vastaavat menettelyt, kuten sähkön hintaan liittyvien futuurienkäyttö. Sitä ei voida tehdä missään muualla kuin käyttöönottoluvassa, tai sitä ajallisesti edeltävässä lainsäädännössä, joten kyse on mitä suurimmassa määrin poliittisesta valinnasta. Lainsäädännön suhteen asialla alkaa olla jo hyvin kiire, eikä ole merkkiäkään siitä että asia olisi ymmärretty nykyisessä hallituksessa, eikä ollut edellisessäkään. Kyseinen menettely takaisi että kyseiset vedyntuotantolaitokset ovat ensimmäisinä tarjoamassa sähkön kysynnän säätöä, kun sille on tuulivoimaloiden tuotannon puutteen vuoksi tarvetta, sillä ilman sitä niiden tuottama vety olisi aivan liian kallista vedyn markkinahintaan verrattuna. Valitettavasti tämäkään itsestäänselvyys ei ole poliitikoille eikä puolueille sitä, vaikka pitäisi olla! Jälkikäteen sitä ei ole mahdollista toteuttaa!
0Äänestä
Anonyymi00010
Ei tuulesta voi hyödyntaaö kuin olemattoman osa. Suurin osa menee lapojan välistä.
0Äänestä
Anonyymi00033
Ei mene. Lapojen aerodynaaminen vaikutusala on huomattavasti suurempi kuin niiden oma pinta-ala.
0Äänestä
Anonyymi00034
Anonyymi00033 kirjoitti:
Ei mene. Lapojen aerodynaaminen vaikutusala on huomattavasti suurempi kuin niiden oma pinta-ala.
Lavat ovat niin tiiviitä, ettei lapojen läpi virtaa ilmaa ollenkaan. Siksi kaikki roottoritason läpäissyt ilma liikkuu nimenoman lapojen välistä. Tämä ei mitenkään ole ristiriidassa sen kanssa, että lapojen aerodynaaminen vaikutusala on huomattavasti suurempi kuin lapojen oma pinta-ala, nimittäin lähes roottoritason ympyrän suuruinen.
0Äänestä
Anonyymi00037
Anonyymi00034 kirjoitti:
Lavat ovat niin tiiviitä, ettei lapojen läpi virtaa ilmaa ollenkaan. Siksi kaikki roottoritason läpäissyt ilma liikkuu nimenoman lapojen välistä. Tämä ei mitenkään ole ristiriidassa sen kanssa, että lapojen aerodynaaminen vaikutusala on huomattavasti suurempi kuin lapojen oma pinta-ala, nimittäin lähes roottoritason ympyrän suuruinen.
Itse asiassa vain paine-ero saa muutosta ilman liikkeeseen, paine etenee äänen nopeudella ja vaikutusalue on uskomattoman laaja, esimerkiksi helikopterin lapojen vaikutuksen voi jopa kuulla kilonterien etäisyyksillä.
0Äänestä
Anonyymi00011
Jätät määrittelemättä minkä tuulienergiasta haluat osuuden laskea.
Jos kyse on koko maapallon ilmakehän liike-energiasta, niin sitten pitää vielä kysyä että minkä suhteen lasketusta liike-ennergiasta. Jos lasket vaikkapa auringon suhteen, niin et saa siitä tuulivoimaloilla talteen nollaa prosenttia enempää, sillä maapallon vauhti auringon ympäri ei tuulivoimaloilla muutu, ei sekään osa maapallosta mikä koostuu ilmakehästä. Jos taas lasket maapallon keskipisteen suhteen lasketusta energiamäärästä, on taas kaksi vaihtoehtoa, pyörimättömässä koordinaatistossa lasketussa, vaiko maapallon mukana pyörivässä koordinaatistossa lasketussa. Jos tarkastelun mittakaavaa pienennetään vieläkin enemmän, voidaan kysyä vaikkapa verrattuna roottorin läpi virranneen ilman energiasisältöön, ja taas voidaan saada kaksi vaihtoehtoista laskutulosta, jotka ovat molemmat täysin oikein. Eli koko tuulivoimala voidaan sijoittaa vaikkapa laivan kannelle, kun laiva kulkee tuulen nopeudella suoraan vastatuuleen. Tällöin läpivirranneen ilman alkuperäinen vauhti tuplataan, ja energiasisältö 8-kertaistuu. Vaikka siitä otettaisiin talteen 5 prosenttiyksikköä vähemmän kuin samanlaisesta maalle sijoitetusta roottorista samassa tuulessa, on talteen saatu energiamäärä niin paljon suurempi laivan tapauksessa, että vaikka siitä vähennetään laivan kasvanut propulsiotehon tarve entisen laivan vauhdin ylläpitämiseksi roottorin lisävastuksesta johtuen, on lopputulos siltikin vielä suurempi kuin maalle kiinteän tornin päälle rakennetun tuulivoimalan roottorin tapauksessa. Onko suurempi tuulesta samanlaisella roottorilla saatu teho siis muka huonompi vaihtoehto vain siksi, että nyt oletettiin sille pienempi Cp (=coefficient of performance), jota fysikaalisesti täysin virheellisesti maallikoiden toimesta kutsutaan kuitenkin yleisesti hyötysuhteeksi? Ei tietenkään ole, joten koko Cp on typerä suure esitettyyn kysymykseen vastaamiseksi, vaikka onkin kaikkein yleisin! Vastaus tulisi tietysti antaa yksikössä €/Watti annetulla ilmakehän liikkeellä (~tuulella maanpinnan suhteen), eikä kertoimena Cp, mikä on tarkoitukseen kelvoton suure.
0Äänestä
Anonyymi00028
Jospa hra APH kommentoisit vain omiin aloituksiisi, nämä ei tunnu luontuvan kurssikeskusten sääli-5-arvosanoilla kehumisella.
0Äänestä
Anonyymi00035
Anonyymi00028 kirjoitti:
Jospa hra APH kommentoisit vain omiin aloituksiisi, nämä ei tunnu luontuvan kurssikeskusten sääli-5-arvosanoilla kehumisella.
Mitä kohtaa tästä: "Osaisiko joku selittää, kuinka paljon tuulienergiasta on mahdollista muuttaa hyödyksi" et ymmärtänyt? Ja kuka on hra APH?
0Äänestä
Anonyymi00036
Anonyymi00035 kirjoitti:
Mitä kohtaa tästä: "Osaisiko joku selittää, kuinka paljon tuulienergiasta on mahdollista muuttaa hyödyksi" et ymmärtänyt? Ja kuka on hra APH?
APH on erään henkilön mukaan nimitys palstalla 'pätevästä' trollaajasta, jonka ainoa tarkoitus on suoltaa pitkiä kirjoituksia, vaikka ei ymmärrä asiasta alkeitakaan.
Hra APH lle tiedoksi että liikkuvan fluidin teho on ½ roo*A*v³ 0,5 W, missä tahansa positiossa tai koordinaatistossa, ja palstalla vain yksi "Swen" sekoilee omiaan.
0Äänestä
Anonyymi00039
Anonyymi00036 kirjoitti:
APH on erään henkilön mukaan nimitys palstalla 'pätevästä' trollaajasta, jonka ainoa tarkoitus on suoltaa pitkiä kirjoituksia, vaikka ei ymmärrä asiasta alkeitakaan.
Hra APH lle tiedoksi että liikkuvan fluidin teho on ½ roo*A*v³ 0,5 W, missä tahansa positiossa tai koordinaatistossa, ja palstalla vain yksi "Swen" sekoilee omiaan.
Liikkuvalla fluidilla on joka koordinaatistossa oma nopeutensa, niinkuin kaikella muullakin. Siksi myös v³ saa koordinaatistosta riippuvia lukuarvoja, ja sen seurauksena myös koko tehon lauseke.
Eli kun nopeus on jossain koordinaatistossa 5 m/s, ja toisessa 15 m/s saa v³ edellisessä arvon 125 m³/s³, ja jälkimmäisessä arvon 3375 m³/s³. Todella merkittävä seikka siis. Fluidilla on tehoa on vain silloin kun sen nopeus muuttuu samassa koordinaatistossa, ihan sama missä niistä. Vakionopeudella etenevällä fluidilla ei siis ole tehoa, mutta liike-energiaa sillä on, ja sen talteenotto edellyttää fluidin hidastumista käytetyssä koordinaatistossa, samaan aikaan jossain toisessa koordinaatistossa saman fluidin vauhti voi vaikka kasvaa, jolloin fluidin liike-energia siinä koordinaatistossa kasvaa.
0Äänestä
Anonyymi00041
Anonyymi00039 kirjoitti:
Liikkuvalla fluidilla on joka koordinaatistossa oma nopeutensa, niinkuin kaikella muullakin. Siksi myös v³ saa koordinaatistosta riippuvia lukuarvoja, ja sen seurauksena myös koko tehon lauseke.
Eli kun nopeus on jossain koordinaatistossa 5 m/s, ja toisessa 15 m/s saa v³ edellisessä arvon 125 m³/s³, ja jälkimmäisessä arvon 3375 m³/s³. Todella merkittävä seikka siis. Fluidilla on tehoa on vain silloin kun sen nopeus muuttuu samassa koordinaatistossa, ihan sama missä niistä. Vakionopeudella etenevällä fluidilla ei siis ole tehoa, mutta liike-energiaa sillä on, ja sen talteenotto edellyttää fluidin hidastumista käytetyssä koordinaatistossa, samaan aikaan jossain toisessa koordinaatistossa saman fluidin vauhti voi vaikka kasvaa, jolloin fluidin liike-energia siinä koordinaatistossa kasvaa.
Hyvä tarkennus, mutta käytännön merkintätapa fluidin virtauksen energiasisällön kuvaamiseksi on hieman ongelmallinen massan rajauksen suhteen, joten teho, joka kuvaa virtausnopeuden aikaan saamiseen tarvetta, on käytännöllisempi suure, siihen kun vertautuu mahdollinen ulosmitattavissa oleva osa.
0Äänestä
Anonyymi00044
Anonyymi00041 kirjoitti:
Hyvä tarkennus, mutta käytännön merkintätapa fluidin virtauksen energiasisällön kuvaamiseksi on hieman ongelmallinen massan rajauksen suhteen, joten teho, joka kuvaa virtausnopeuden aikaan saamiseen tarvetta, on käytännöllisempi suure, siihen kun vertautuu mahdollinen ulosmitattavissa oleva osa.
Mikä sekin on koordinaatistosta riippuva suure. Jos fluidin nopeus muuttuu koordinaatistossa A 10 m/s ... 0 m/s ja koordinaatistossa B 15 m/s ... 5 m/s, ja koordinaatistossa C 0 m/s ... -10 m/s, niin C:ssä fluidin energia kasvaa, ja A:ssa se pienenee vähemmän kuin B:ssä. Pitää ymmärtää että fluidin liike-energia ilmoitetaan tilavuusyksikköä kohti, kun sen tiheys tunnetaan, ja ettei fluidin vauhdin suunnalla ole mitään vaikutusta sen energiaan. Siispä pitää käyttää nopeuden itseisarvoja eli vauhteja.
esim 2 kg fluidia A-koordinaatistossa tuottaa 100 Joulea, B:ssä tuottaa 200 Joulea, ja C-koordinaatistossa kuluttaa 100 Joulea, eli tuottaa -100 Joulea. Lisäksi täytyy ymmärtää että myös se montako kilogrammaa fluidia virtaa roottoritason läpi aikayksikköä kohti ei riipu koordinaatiston valinnasta, mutta riippuu roottoritason liike-nopeudesta aivan olennaisesti, vastatuuleen liikuttaessa massavirta roottoritason läpi kasvaa, ja sen mukana aikayksikköä kohti vapautuva liike-energiakin, kun tarkastelukoordinaatistoa ei vaihdeta roottoritason liikkeen muutoksista huolimatta.
0Äänestä
Anonyymi00015
Ihan Newtonin mukaan näyttää tulevan n. 77 %.
P = ½ rA(v1² - v2²)* v2, edellyttäen että ilma on kokoon puristumatonta ja hyödyksi käytetään vain A.n suuruista pintaa ilman mitään häviöitä.
Potkurisysteemi on kuitenkin nokkela peli, se kääntää hidastuneen ilman sivulle, jossa ohi puhaltava tuuli nappaa sen mukaansa ja aiheuttaa ropellien takana paineen alenemista. Vaikutus taitaa tällä erää jäädä arvailuksi, mutta toistaiseksi on käynyt ilmi, että tuulivoima on ehdottomasti maailman kalleinta ''ilmaista energiaa'.
0Äänestä
Anonyymi00019
Jatkan vielä, sen verran rönsyvää on mielipiteet olleet.
Hyötysuhteella kai tarkoitetaan tuulen liike-energiasta mekaaniseksi saadun suhdetta.
Betz n kaava näyttää olevan edelleen suurimmalle osalle hukassa, jopa osalle fysiikan opettajillekin, ja tietysti Wikissä.
Betz siis työskenteli kaasuturbiinien parissa, ja kun kaasun virtaus kiihdytettiin lämpöenergialla, se ei muodostanut paine-eroa, jolla saataisi korvausilmaa, joten sitä oli siirrettävä erikseen.
Kaasun kiihdyttämiseen nopeuteen V, löytyi impulssipohjalta kaava, josta näkisi paljonko tuo ilman alkunopeus vähentäisi kiihdytykseen tarvittavaa tehoa.
Se kuuluisa Betz in kaava on P =½rA(V² - v²)*½(V+v), jossa V on loppunopeus ja v syötetty alkunopeus.
Tässä matematiikka osoitti arviovirheen, esisyöttö ei vähentänytkään tehon tarvetta koko alueella, vaan jopa lisäsi sitä joissain kohtaa. Maksimiarvo on kun v/V = 1/3, ja tehoksi saadaan kerroin 16/27 = 0,59, ja kun ilman alkunopeutta sama kerroin on 0,5, tulos tarkoittaa että 1/3 alkunopeudella kiihdytykseen tarvitaan 0,59/0,5 = noin 18 % suurempi teko kuin ilman alkunopeutta, joka johtunee siitä että kiihdytys on tapahduttavaa lyhyemmässä ajassa.
Tällä Betzin kaavalla ei siis ole mitään tekemistä vittauksesta saatavan tehon kanssa.
0Äänestä
Anonyymi00029
Anonyymi00019 kirjoitti:
Jatkan vielä, sen verran rönsyvää on mielipiteet olleet.
Hyötysuhteella kai tarkoitetaan tuulen liike-energiasta mekaaniseksi saadun suhdetta.
Betz n kaava näyttää olevan edelleen suurimmalle osalle hukassa, jopa osalle fysiikan opettajillekin, ja tietysti Wikissä.
Betz siis työskenteli kaasuturbiinien parissa, ja kun kaasun virtaus kiihdytettiin lämpöenergialla, se ei muodostanut paine-eroa, jolla saataisi korvausilmaa, joten sitä oli siirrettävä erikseen.
Kaasun kiihdyttämiseen nopeuteen V, löytyi impulssipohjalta kaava, josta näkisi paljonko tuo ilman alkunopeus vähentäisi kiihdytykseen tarvittavaa tehoa.
Se kuuluisa Betz in kaava on P =½rA(V² - v²)*½(V+v), jossa V on loppunopeus ja v syötetty alkunopeus.
Tässä matematiikka osoitti arviovirheen, esisyöttö ei vähentänytkään tehon tarvetta koko alueella, vaan jopa lisäsi sitä joissain kohtaa. Maksimiarvo on kun v/V = 1/3, ja tehoksi saadaan kerroin 16/27 = 0,59, ja kun ilman alkunopeutta sama kerroin on 0,5, tulos tarkoittaa että 1/3 alkunopeudella kiihdytykseen tarvitaan 0,59/0,5 = noin 18 % suurempi teko kuin ilman alkunopeutta, joka johtunee siitä että kiihdytys on tapahduttavaa lyhyemmässä ajassa.
Tällä Betzin kaavalla ei siis ole mitään tekemistä vittauksesta saatavan tehon kanssa.
Kyllä Betzin kaava pätee myös tuulimyllyyn. Hyötysuhde riippuu sitten siitä, mihin tehoa verrataan. Optimi jättönopeudella hyötysuhde on 0.59, jos verrataan tuulen liike-energiaan aikayksikköä kohti eli tehoon pinnan A läpi. Jos tuuli pysäytetään kokonaan, niin vastaavalla tavalla laskettu teoreettinen hyötysuhde on 0.50. Optimi jättönopeudella saadaan hieman enemmän irti ja ilmaa ei tarvitse "kuskata pois" myllyn takaa.
0Äänestä
Anonyymi00030
Anonyymi00029 kirjoitti:
Kyllä Betzin kaava pätee myös tuulimyllyyn. Hyötysuhde riippuu sitten siitä, mihin tehoa verrataan. Optimi jättönopeudella hyötysuhde on 0.59, jos verrataan tuulen liike-energiaan aikayksikköä kohti eli tehoon pinnan A läpi. Jos tuuli pysäytetään kokonaan, niin vastaavalla tavalla laskettu teoreettinen hyötysuhde on 0.50. Optimi jättönopeudella saadaan hieman enemmän irti ja ilmaa ei tarvitse "kuskata pois" myllyn takaa.
Tuo mielipide vaatisi kyllä jotain perustelujakin.
0Äänestä
Anonyymi00031
Anonyymi00029 kirjoitti:
Kyllä Betzin kaava pätee myös tuulimyllyyn. Hyötysuhde riippuu sitten siitä, mihin tehoa verrataan. Optimi jättönopeudella hyötysuhde on 0.59, jos verrataan tuulen liike-energiaan aikayksikköä kohti eli tehoon pinnan A läpi. Jos tuuli pysäytetään kokonaan, niin vastaavalla tavalla laskettu teoreettinen hyötysuhde on 0.50. Optimi jättönopeudella saadaan hieman enemmän irti ja ilmaa ei tarvitse "kuskata pois" myllyn takaa.
Olet ymmärtänyt tuon Betzin kaavan väärin, se ei kuvaa hyötysuhdetta, vaan tehoa. Se 0,5 tarkoittaa perustehoa tietylle ilmavirralle, ja käyrä sen tuottamiseen tarvittavaa tehoa alkunopeuden ja loppunopeuden suhteen funktiona, ei siis kuvaa mitään jäännösnopeutta.
Asia pitäisi olla selvä jo siksi että jäännösnopeuksilla 0 ja 1 teho olisi oltava 0.
Olet ymmärtänyt tuon Betzin kaavan väärin, se ei kuvaa hyötysuhdetta, vaan tehoa. Se 0,5 tarkoittaa perustehoa tietylle ilmavirralle, ja käyrä sen tuottamiseen tarvittavaa tehoa alkunopeuden ja loppunopeuden suhteen funktiona, ei siis kuvaa mitään jäännösnopeutta.
Asia pitäisi olla selvä jo siksi että jäännösnopeuksilla 0 ja 1 teho olisi oltava 0.
Juurikin tehoa se kuvaa. Hyötysuhteesta puhutaan sitten, kun tehoa verrataan johonkin.
0Äänestä
Anonyymi00040
Anonyymi00031 kirjoitti:
Olet ymmärtänyt tuon Betzin kaavan väärin, se ei kuvaa hyötysuhdetta, vaan tehoa. Se 0,5 tarkoittaa perustehoa tietylle ilmavirralle, ja käyrä sen tuottamiseen tarvittavaa tehoa alkunopeuden ja loppunopeuden suhteen funktiona, ei siis kuvaa mitään jäännösnopeutta.
Asia pitäisi olla selvä jo siksi että jäännösnopeuksilla 0 ja 1 teho olisi oltava 0.
Sähkön tuotantokustannukset MWh:lta vuonna 2017 olivat: tuulivoima 41 €, ydinvoima 42 €, turve 61 €, kivihiili 64 €, puu 76 € ja aurinkoenergia 100 €. Vertailu hinta vesivoimalle puutuu.
Etsikää itse tuoreammat luvut,,,
0Äänestä
Anonyymi00020
Millainen luku on "tuorea" ?
0Äänestä
Anonyymi00022
Vesivoima ei maksa mitään koska vettä tulee taivaalta ihan riittäväst. Toisinaan liikaakin niin että energiaa ei pysty aina ottamaan talteen.
0Äänestä
Anonyymi00026
Ilmoittamastasi kivihiilellä tuotetun sähkön tuotantokustannuksista puuttuu päästökaupan aiheuttama osuus, joka 2017 oli niin mitätön ettei sillä ollut mitään merkitystä, toisin kuin 2022 alkaen. https://yle.fi/a/3-12316854 kertoo paljonko CO2 tonnista joutui maksamaan, ja miten hinta on muuttunut. 18.02.2022 hinta oli 88,3€/tonni.
Ilmoittamastasi kivihiilellä tuotetun sähkön tuotantokustannuksista puuttuu päästökaupan aiheuttama osuus, joka 2017 oli niin mitätön ettei sillä ollut mitään merkitystä, toisin kuin 2022 alkaen. https://yle.fi/a/3-12316854 kertoo paljonko CO2 tonnista joutui maksamaan, ja miten hinta on muuttunut. 18.02.2022 hinta oli 88,3€/tonni.
Kenen taskuun nuo rahat menee. Ostetaanko niillä öljyä ennen pitkää.
0Äänestä
Anonyymi00056
Anonyymi00026 kirjoitti:
Ilmoittamastasi kivihiilellä tuotetun sähkön tuotantokustannuksista puuttuu päästökaupan aiheuttama osuus, joka 2017 oli niin mitätön ettei sillä ollut mitään merkitystä, toisin kuin 2022 alkaen. https://yle.fi/a/3-12316854 kertoo paljonko CO2 tonnista joutui maksamaan, ja miten hinta on muuttunut. 18.02.2022 hinta oli 88,3€/tonni.
Jaa, kuinka sen nyt ottaa, ovatko ideologisesti myönnetyt avustukset ja velvollisuuksien huojennukset, tai vastaavasti vero - tai haittaluonteiset maksut, oikeastaan tuotantokustannuksia, vai liitetäänkö ne tarkoituksellisesti samaan nippuun ?
0Äänestä
Anonyymi00042
Hirvittävän iso osa maailman tuulista menee ohi tuulivoimaloiden. Sanottakoon, että tällä hetkellä hyödynnetään 0% tuulista.
0Äänestä
Anonyymi00045
Ja täysin mitättömästä hyödyntämisasteesta huolimatta yhden tuulivoimalan hidastamalla tuulella on kielteistä vaikutusta muiden tuulivoimaloiden tuottoon, koska tuulivoimaloita on keskitetty "tuulipuistoihin". Mikäli näin ei olisi, voisi tuulivoimaloiden hyödyntämisastetta nostaa vähintäänkin 0,01 % asti ilman tuulen hidastumista havaittavasti muiden tuulivoimaloiden seurauksena. "Tuulipuistoihin" keskittämisen seurauksena jo nykyisellä alle 0.000000001 % hyödyntämisasteella haittavaikutukset ovat jo selvästi havaittavissa.
0Äänestä
Anonyymi00057
Alakoululaisen luoma typerä avaus - kysymys.
0Äänestä
Anonyymi00058
Niin mikä kysymys ?
0Äänestä
Anonyymi00062
Anonyymi00058 kirjoitti:
Niin mikä kysymys ?
1) "Osaisiko joku selittää? "
Ilman muuta, sitähän tällä palstalla tehdään vastaajan osaamisesta riippumatta.
2) "kuinka paljon tuulienergiasta on mahdollista muuttaa hyödyksi? "
Ylärajaa fysiikanlakien määräämänä ei ole, ellei määritellä reunaehtoja. Tekniikka ja insinöörien osaamisen taso asettaa sitten rajoja, mutta niiden mallintaminen ei ole mitenkään yksinkertaista, toisin kuin luonnonlakien.
0Äänestä
Anonyymi00063
Anonyymi00062 kirjoitti:
1) "Osaisiko joku selittää? "
Ilman muuta, sitähän tällä palstalla tehdään vastaajan osaamisesta riippumatta.
2) "kuinka paljon tuulienergiasta on mahdollista muuttaa hyödyksi? "
Ylärajaa fysiikanlakien määräämänä ei ole, ellei määritellä reunaehtoja. Tekniikka ja insinöörien osaamisen taso asettaa sitten rajoja, mutta niiden mallintaminen ei ole mitenkään yksinkertaista, toisin kuin luonnonlakien.
No mitäpä mieltä olet vastauksista ?
0Äänestä
Anonyymi00064
Tuulienergiaa voi hyödyntää avaruusaluksissakin, siis hiukkastuulta. https://www.youtube.com/watch?v=M85Dc3lQBwI&t=1259s Linkissä eräs parhaista tavoista, kun tavoitellaan hyvin suurta vauhtia aurinkokuntien väliseen avaruusmatkailuun, vaikkapa sitten luotaimia varten eikä ihmisiä, mutta silti. Vaihteeksi jotkut esittävät asiaa fysiikan lakien mukaisestikin, eikä vain niitä lukuisia huuhaavideoita, joita netti on pullollaan.
0Äänestä
Ketjusta on poistettu 3 sääntöjenvastaista viestiä.
Vastaukset 64
Vanhimmat
"Tuulivoimalan roottorin läpi virtaavan ilmamassan tehosisällöstä saadaan teoriassa hyödynnettyä noin 59 %, joka näin ollen on tuulivoimalan teoreettinen maksimihyötysuhde. Häviöt johtuvat siitä, että tuulen nopeus roottorin takana on pienempi kuin ennen roottoria, ja nopeuden pienentyessä ilmamassa laajenee, koska massavirta säilyy vakiona."
https://tuulivoimayhdistys.fi/tietoa-tuulivoimasta-2/tietoa-tuulivoimasta/tuulivoimatekniikka/tuulivoimaloiden-rakenne
Näin varmaan käytännössä, mutta hain teoreettista arvoa, ja sen matemaattista ratkaisua.
Tuo kyllä on teoreettinen arvo. Käytännössä ei päästä aivan tuohon lukemaan.
Aloituksessa et maininnut matemaattisesta mallinnuksesta mitään. Aerodynamiikka ei tuollaisessa tapauksessa ole helpoimpia mallinnettavia.
Virheellistä tietoa. lukuarvo 100% - 59% = 41% ei koostu häviöistä kuin hyvin pieneltä osin, pääosin se koostuu ilmaan jäljelle jääneestä liike-energiasta, mitä vaikkapa toinen saman tuulipuiston (sinänsä järjetön ilmaisu kyseiselle käsitteelle, mutta suomenkieleen vakiintunut) tuulivoimala käyttää hyödykseen, jolloin tuo energiamäärä ei todellakaan mennyt häviönä hukkaan. Häviötä on vain se energiamäärä mikä muuttuu lämmöksi tai ääneksi voimalassa, tai turbulenssin osalta viskositeetin vaikutuksesta roottorin jälkeen.
Toisekseen lukuarvolla 59% ei ole mitään tekemistä hyötysuhteen kanssa. Kyseinen Betzin lain mukainen Cp on coefficient of performance, ei hyötysuhde.
Hyötysuhde on E-out/E_in, jossa E_out on hyötyenergia, eli sähkötehona sähköverkkoon siirretty osuus. E_in taas on se osuus ilman liike-energista, mikä on roottorilla otettu talteen, eikä se osuus minkä kyseinen ilma sisälsi paljon ennen roottorille saapumista, kuten Cp:n määritelmässä. Liäksi CP:n määritelmässä E_out sisältää roottoein akselitehon osoittajassa, mikä on aina suurempi kuin talteen saatu sähköteho. Välissä on häviöinä sekä laakerivastuksia, generaattorin hyötysuhde, kuin myös roottorin kääntämisiä tuulen suunnan vaihtelun mukaan, johon myös kuluu sähköä. Myös lapakulmien mahdollinen säätö ja useat muut kohteet kuluttavat sähköä, ja E_out on siis vain se sähkötehon osuus mikä voimalasta saadaan siirtojohtoihin voimalan ulkopuolelle.
Verrataan dieselkoneeseen, jossa osa polttoainepumpun säiliöstä ottamasta polttoaineesta palautetaan takaisin tankkiin lämmitettynä koneen tuottamalla hukkalämmöllä, jotta polttoaine ei pakkasella hyydy, eikä parafiini tuki polttoainejärjestelmää. E_in on silloin vain se osuus polttoaineesta mikä sylinteriin päätyy poltettavaksi, eikä tietenkään sisällä sitä osuutta mikä palautuu tankkiin. Sama tietysti pätee myös tuulivoimaloihin.
Alkuperäisen kysymyksen asettelun kannalta merkitystä on myös huoltokatkojen aikana menetetyllä tuotannon osuudella. Kysymyshän ei koskenut hyötysuhdetta eikä Cp:tä, vaan jotain aivan muuta.
Jännä, että Tuulivoimayhdistys pistää sivuilleen tuon aika yksinkertaistetun teoreettisen luvun.
Kuten todettu, aerodynamiikka ei ole tuulimyllyjen tapauksessa helpoimpia mallinnettavia. Suurin haaste on turbulenssi siipien päissä. Ilmiö on sama kuin purjeveneissä ja lentokoneissa. Googlaamalla löytyy paljonkin tietoa siitä, miten isopurjeen päällä tai lentokoneen siipien päissä oleva turbulenssi vaikuttaa.
Turbulenssi kasvattaa siiven aerodynaamista "pituutta" eli tuulimylly pystyy hyödyntämään tuulen suuremmalta alueelta. Tosin hyötysuhde huononee samalla.
Liikennelentokoneissa hyötysuhde on ehkä tärkein tavoiteltava ominaisuus. Siksi nykyisissä potkureissa noin 1/3 pituudesta potkurin päässä käytetään turbulenssin vähentämiseen ja siipien päissä on wingletit. Suihkumoottorivalmistajat tekevät merkittäviä kehitysinvestointeja pienentääkseen puhaltimen ja ilmanottoaukon reunojen välistä välystä. Sen sijaan tuulivoimaloissa turbulenssin pienentämiseen ei tavallisesti ole tarvetta.
Löytyyhän noita laskukaavoja,,,
https://digitalcommons.usf.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=4865&context=ujmm
Muultakin sivulta löytyy niitä kaavoja jos viitsii hakea.
Siinä on tuo jäteongelma, kun käytetty ilma pitää kuljettaa pois. Aivan kaikkea tuulen liike-energiaa ( nopeutta) ei voida ulosmitata. Optimissa saadaan tuo 59 % teoreettinen hyötysuhde. Käytäänön myllyt ovat korkeintaan "70 % koneita", joten luokkaa 40 % voi olla niille realistinen.
Hyötysuhteella ei ole suurta väliä, koska tuulihan on "ilmasta". Sama pätee aurinkopaneeliinkin. Laittaa isomman pinta-alan. Itse paneelihan on halpaa nykyään.
Pelkkä paneeli maksaa noin 0.30 e per watti. Sillä saa Suomen oloissa 876 Wh energiaa vuodessa. Jos käyttöikä on 20 v ja reaalikorko 3 %, niin sähkön hinnaksi tulee 2.2 s/kWh.
Tuulivoiman kanssa suurempi merkitys kuin aurinkopaneelien kanssa. Paneelien viemä pinta-ala paljon pienempi ongelma kuin isojen propellien vaatima rakenteiden järeys.
Kaikki tuulen energiasisältö maanpinnan suhteen voidaan "ulosmitata", kun käytetään tuulen suuntaan liikkuvaa roottoria, eli esim laivan kannelle asennettua. Epätarkan mittauksen seurauksena voi tietysti olla että jättövirtaus on vaikkapa 0,1% alkuperäisestä tuulen nopeudesta , mutta alkuperäistä virtaussuuntaa vastaan. Eli ilman virtausnopeuden muutos on tällöin 100,1% alkuperäisestä tuulen nopeudesta maanpinnan suhteen. Tämä on sekä fysikaalisesti että teknisesti täysin mahdollista saavuttaa, eikä edes erityisen vaikeaa. Taloudellisesta järkevyydestä ei sitten ole väitetty yhtään mitään.
Betzin lain mukainen "optimi" on siis kaikkea muuta kuin optimi, ellei kyse ole maanpinnan suhteen paikallaan (roottorin massakeskipisteen sijainti) pysyvästä pyörivästä roottorista.
Tiedossani ei ole ainuttakaan tuulivoimalaa, jossa käytettäisiin propelleita. Sellaisia toki on mahdollista käyttää, jos tuulivoimala kulkee myötätuuleen.
Kaikissa sadoissa tietämässäni tuulivoimaloissa käytetään yksinomaan turbiineita.
Rakenteiden järeys ei niissä ole minkäänlainen ongelma, vaan laskettavissa oleva kustannustekijä.
Selostamasi tapaus (myötätuulta nopeammin) on tila, jossa maan pinnasta liikkeessä tuotettu voima on sama kuin tuulen pysäyttävä voima, eli mitään ulkoista energiaa ei ole saatavana, jos ilman liike pysäytetään kokonaan.
Typerään saivarteluusi propelleista en jaksa tämän enempi puuttua, ja rakenteiden aiheuttamat ongelmat jo vähänkin viisaampi kuin sinä ymmärtää jo siitä että noita myllyjä ei juuri missään näe muuta kuin valtavassa mittakaavassa verrattuna paneeeleihin joita alkaa olla jo jokakatolla
Kaikki kohdat perusteellisesti pielessä.
Kyse ei ole myötätuulta nopeammin, vaan vastatuuleen etenemisestä.
Kun ilman liike pysäytetään kokonaan maanpinnan suhteen siitä vapautuu energiaa 0,5 * m * v* v verran, jossa v on tuulen vauhti maanpinnan suhteen, ja m sen ilman massa mikä pysäytettiin. Se ei tietenkään ole nolla, vaan paljon enemmän kuin maanpinnan suhteen paikallaan olevissa tuulivoimaloissa olisi samalla roottorilla.
Samalla roottorilla ei voisi myötätuulta nopeammin edes edetä!
Kun laivan potkuri tuottaa lisävoimaa tuulivoimalan turbiinin vastuksen verran, ovat voimat yhtä suuria, mutta niiden voimien tekemien töiden itseisarvo ei tietenkään ole sama, koska nopeudet ovat täysin erisuuruisia kun tuulee. Siispä ulkoista energiaa on saatavissa, ja enemmän kuin maalle sijoitetulla tuulivoimalalla samassa tuulessa samalla roottorilla, joka molemmissa tapauksissa on turbiini.
Tuuliturbiineita löytyy hyvin laajoissa mittakaavoissa, paljon laajemmissa kuin aurinkopaneeleita. Pienimmät ovat lippalakkeihin asennettuja vappuviipperöitä, vajaan 30 cm halkaisijoilla oleviin löytyy jo generaattoreihin kytkettynäkin, ja siinä ja hieman suuremmassa kokoluokassa ovat olleet pitkän matkan purjeveneissä jopa yleisiä. Eikä rakenteiden ongelmista ole tietoakaan, vaan toimivat hyvin kuten mainostetaankin.
Et vaan tiedä tai ymmärrä asioista mitään, lujuusopista et ilmeisesti yhtään mitään, kun kaikki on sinulle vaikeaa ja ongelmallista ilman minkäänlaisia perusteluja.
Tuulivoimaloistakaan et ymmärrä yhtään mitään jollet erota edes potkuria turbiinista.
Jotain perustavaa virhettä näyttää kehittelyssäsi olevan.
Ilman liike on toki pysäytettävissä, mutta jos pysäyttävä voima ei ole liikkeessä ilmavirran suuntaan, liike-energia muuttuu lämmöksi, jota ilmasta voi pumpata ilmaa pysäyttämättäkin.
Energia on voima * voiman suuntainen matka, jos pysäyttävä voima on paikallaan, se ei tee työtä, ja jos se on liikkeessä, ilmamassalle jää liikkeen suuruinen nopeus.
Pieleen meni, koska et ymmärrä liikkeen suunnan vaikutusta asiaan.
Kun turbiini liikkuu vastatuulen suuntaan, niin maan suhteen paikalleen pysäytetty ilma liikkuu turbiinin massakeskipisteen suuntaan samaan suuntaan kuin ennen ilman hidastamisen aloittamistakin, mutta hitaammin. Siitä siis vapautuu liike-eenrgiaa, eikä siitä muutu lämmöksi kuin pieni osa. Suurin osa saadaan talteen turbiini akselin pyörimissuuntaan vaikuttavana vääntömomenttina.
Numeroin, tuulee 10 m/s maanpinnan suhteen, eli 15 m/s turbiini massakeskipisteen suhteen.
Turbiinin tuottama paine-ero hidastaa ilman nopeutta 10 m/s verran, jolloin ilma jää maan pinnan suhteen paikalleen, mutta turbiinin massakeskipisteen suhteen se hidastuu arvosta 15 m/s vauhtiin 5 m/s. Ilma läpäisee roottoritason noiden keskivauhdilla, eli 10 m/s, ja kun sen kertoo roottorin pyörähdysympyrän pinta-alalla sekä ilman tiheydellä, saa tulokseksi roottorin läpi menevän massavirran (kg/s).
Jarruttava voima on ilman liikemäärän muutos aika-yksikköä kohti, ja vapautuva energian teho ilman liike-energian muutos aikayksikköä kohti. Siitä saa yli 80% hyödyksi akselitehona, ellei turbiini suunnittelija ole täysi idiootti. Akselitehosta pitää sitten vähentää potkurin kuluttaman akselitehon osuus, mikä on seurausta kyseisestä jarruttavasta voimasta. Eli potkurin akseliteho = vastusvoima kertaa laitteen vauhti veden suhteen jaettuna potkurin propulsiohyötysuhteella.
Eilen tuli taas uutista rakenteiden ongelmista...
Yritätkö uskotella että turbiinia liikuttelemalla olisi mahdollista saada ilman liikkeestä energiaa enemmän kuin se sisältää ?
Yritän uskotella että 10 kg ilmaa sisältää samassa tuulessa enemmän energiaa kuin 1 kg ilmaa, mutta sinä et sitä usko.
Liikuttelemalla turbiinia vastatuuleen lisätään massavirtaa, ja siten sitä ilman massaa, josta energiaa yhden sekunnin aikana voidaan ottaa turbiinilla talteen!!!
Jos saisit turbiinin liikkumaan nopeudella 0,99c , tuottaisi jo yhden neliömetrin turbiini teoriassa enemmän kuin koko ihmiskunnan sähkönkulutus on samassa ajassa, kunhan turbiinia liikutetaan alueella, jossa tuulee. Käytännössä turbiini ei tietysti tuollaista kestäisi, vaan hajoaisi palasiksi jo paljon ennen tuon vauhdin saavuttamista. Eikä tuultakaan tuollaisella teholla kauaa riittäisi, mutta teoriassa juuri noin.
Yksinkertaisuudessaan jos se 10 m/s pysäytetään paikalleen, siitä ei saada energiaa kuin lämpönä, koska liike puuttuu.
Liikkuva turbiini kohtaa vastavoiman, joka on korvattava ulkoisella voimalla eli hyöty on nolla, ja ongelma palautuu taas siihen, kuinka paljon virtausnopeutta pitäisi hidastaa parhaan tuoton saadakseen.
Jos tarkastelet turbiinin tehoa sen liikkeessä, ei ole mahdollista pysäyttää todellista liikettä ja suhteellista liikettä samaan kohtaan, ja kokonaismassan siirto syö suhteellisen nopeuden edun.
Ahaa, tämä taisi olla niitä vanhoja kuluneita vitsejä että ropeli auton katolla tuottaa liikkumiseen tarvittavan energian D:D
Kun tuulee maan suhteen 10 m/s ja turbiini liikkuu vastatuuleen 5 m/s, niin kun ilman liikettä hidastetaan 10 m/s verran, ei se pysähdy paikalleen turbiinin suhteen, vaan liikkuu 5 m/s. Liike ei siis puutu, eikä lämpöä synny kuin hieman.
Liikkuva turbiini kohtaa vastavoiman, joka on korvattava ulkoisella voimalla eli hyöty on kaikkea muuta kuin nolla. Hyötyä tulee sekä siitä että ilmaa voidaan hidastaa 10 m/s 6,6667 m/s sijasta, sekä siitä että aikayksikköä kohti liike-energiaa otetaan talteen 1,5 kertaisesta massasta ilmaa.
Jos tarkastelet turbiinin tehoa sen liikkeessä, ei ole mahdollista pysäyttää todellista liikettä ja suhteellista liikettä samaan kohtaan, eikä mitään tarvettakaan, eikä mitään todellista liikettä ole edes olemassa. Kaikki liike tässä maailmankaikkeudessa on fysiikan lakien mukaan suhteellista, verrattuna johonkin, ja sitä kutsutaan fysiikassa havaintokoordinaatistoksi. Suhteellista liikettä turbiini suhteen taas ei koskaan kannata pysäyttää, koska silloin massavirta olisi nolla, ja teho samoin.
Kokonaismassan siirto tuottaa lisää etua, eikä syö mitään. Puppusanageneraattorillako noita tekstejäsi tuotat, kun niissä ei ole mitään fysikaalista järkeä?
Vain jos se turbiini on tarpeeksi suuri, ja tuulee tarpeeksi paljon. Käytännössä ei tiellä onnistu edes noista syistä, puhumattakaan lainsäädännön asettamista rajoituksista, esim kuorman sitomisen suhteen. Ps, ne turbiini lavat ovat tieliikennelainsäädännön mukaan kuormaa.
Vitseihin asia ei siis liittynyt mitenkään. Vaan siihen että liike-energia on suoraan verrannollinen massaan samalla vauhdilla verrattaessa.
Tässä linkissä on kuva "vitsiisi", eli täyttä todellisuuttahan se on:3
https://www.flickr.com/photos/ewea/7093106741/
Lainsäädännöllä ei ole mitään vaikutusta fysiikkaan, ja jos juttusi ei ole pilailua, niin yritä ymmärtää että 2- eri koordinaatistossa tapahtuvia ilmiöitä ei voi niputtaa samaan yhteyteen.
Olemattomia ongelmia
https://www.hs.fi/kotimaa/art-2000010203613.html
Kyseessä on yksi ja sama tapahtuma, joten kysymys ei ole mistään niputtamisesta.
Kyse on siitä ettei täällä ymmärretä koordinaatiston valinnan vaikutusta tilanteen kuvaukseen, eli laskennassa saataviin lukuarvoihin. Eikä myöskään sitä että aikayksikköä kohti talteen otettava ilman liike-energia riippuu suuresti massavirrasta, mitä voidaan lisätä:
1) suurentamalla roottorin pyörähdyspinta-alaa
2) suurentamalla ilman virtausvauhtia roottoritason suhteen, liikuttamalla roottoria vastatuuleen.
3) molemmilla edellä mainituilla tavoilla samaan aikaan.
Saatavalla teholla ei ole minkäänlaista ylärajaa, ellei huomioida suhteellisuusteoriaa, ja /tai maapallonilmakehän rajallista kokoa ja/tai sitä että otettaessa ilman liike-energiaa talteen maapallon ilmakehän sisältämä liike-energia vähenee, eikä pysy samana. Auringosta kyllä saadaan lisää, muttei rajoittamattomalla teholla.
Minkä ikäinen olet, tai vastaavasti, mikä on koulutustasosi ?
Tekniikan lisensiaatti 44v.
Ongelma on, että myllyn teho on verrannollinen tuulen nopeuden kolmanteen potensiin ( ~ v^3). Tämä sitten heiluttelee sähkön pörssihintaa. Joskus tulee 6000 MW ja joskus ei juuri mitään.
Tuo ongelma (heiluttelee pörssihintaa) ei ole seurausta fysiikasta eikä tekniikasta, vaan on puhtaasti poliittisen päätöksenteon seurausta. Mikäli tuulivoimaloiden sähköverkkoon liittämisen edellytys olisi vastaava määrä varavoimaa, minkä saa tietysti ulkoistaa jonnekin muuallekin, ei koko ongelmaa olisi olemassa.
Ongelmaan on useitakin ratkaisuvaihtoehtoja, yksi niistä on parantaa sähkönsiirtoverkostoa pohjoiseen Ruotsiin ja Norjaan, missä on paljon sellaista vesivoimaa minkä tehoa on mahdollista säätää hyvin laajoissa rajoissa, toisin kuin suurinta osaa Suomen vesivoimaloista, joilta joessa toimivina edellytetään ympäristösyistä varsin rajoitettua virtaaman vaihtelua.
Toinen on ns vihreän vedyn tuotannossa, mikä olisi merkittävä parannus mainitsemaasi ongelmaan sillä edellytyksellä, että niiden käyttöönottoluvassa vaaditaan niitä käyttämään tuotannossa yksinomaan pörssisähköä, siis kielletään niiltä sekä kiinteän hintaiset sähkösopimukset, hybridisopimukset, että muut sitä vastaavat menettelyt, kuten sähkön hintaan liittyvien futuurienkäyttö. Sitä ei voida tehdä missään muualla kuin käyttöönottoluvassa, tai sitä ajallisesti edeltävässä lainsäädännössä, joten kyse on mitä suurimmassa määrin poliittisesta valinnasta. Lainsäädännön suhteen asialla alkaa olla jo hyvin kiire, eikä ole merkkiäkään siitä että asia olisi ymmärretty nykyisessä hallituksessa, eikä ollut edellisessäkään. Kyseinen menettely takaisi että kyseiset vedyntuotantolaitokset ovat ensimmäisinä tarjoamassa sähkön kysynnän säätöä, kun sille on tuulivoimaloiden tuotannon puutteen vuoksi tarvetta, sillä ilman sitä niiden tuottama vety olisi aivan liian kallista vedyn markkinahintaan verrattuna. Valitettavasti tämäkään itsestäänselvyys ei ole poliitikoille eikä puolueille sitä, vaikka pitäisi olla! Jälkikäteen sitä ei ole mahdollista toteuttaa!
Ei tuulesta voi hyödyntaaö kuin olemattoman osa. Suurin osa menee lapojan välistä.
Ei mene. Lapojen aerodynaaminen vaikutusala on huomattavasti suurempi kuin niiden oma pinta-ala.
Lavat ovat niin tiiviitä, ettei lapojen läpi virtaa ilmaa ollenkaan. Siksi kaikki roottoritason läpäissyt ilma liikkuu nimenoman lapojen välistä. Tämä ei mitenkään ole ristiriidassa sen kanssa, että lapojen aerodynaaminen vaikutusala on huomattavasti suurempi kuin lapojen oma pinta-ala, nimittäin lähes roottoritason ympyrän suuruinen.
Itse asiassa vain paine-ero saa muutosta ilman liikkeeseen, paine etenee äänen nopeudella ja vaikutusalue on uskomattoman laaja, esimerkiksi helikopterin lapojen vaikutuksen voi jopa kuulla kilonterien etäisyyksillä.
Jätät määrittelemättä minkä tuulienergiasta haluat osuuden laskea.
Jos kyse on koko maapallon ilmakehän liike-energiasta, niin sitten pitää vielä kysyä että minkä suhteen lasketusta liike-ennergiasta. Jos lasket vaikkapa auringon suhteen, niin et saa siitä tuulivoimaloilla talteen nollaa prosenttia enempää, sillä maapallon vauhti auringon ympäri ei tuulivoimaloilla muutu, ei sekään osa maapallosta mikä koostuu ilmakehästä.
Jos taas lasket maapallon keskipisteen suhteen lasketusta energiamäärästä, on taas kaksi vaihtoehtoa, pyörimättömässä koordinaatistossa lasketussa, vaiko maapallon mukana pyörivässä koordinaatistossa lasketussa.
Jos tarkastelun mittakaavaa pienennetään vieläkin enemmän, voidaan kysyä vaikkapa verrattuna roottorin läpi virranneen ilman energiasisältöön, ja taas voidaan saada kaksi vaihtoehtoista laskutulosta, jotka ovat molemmat täysin oikein.
Eli koko tuulivoimala voidaan sijoittaa vaikkapa laivan kannelle, kun laiva kulkee tuulen nopeudella suoraan vastatuuleen. Tällöin läpivirranneen ilman alkuperäinen vauhti tuplataan, ja energiasisältö 8-kertaistuu. Vaikka siitä otettaisiin talteen 5 prosenttiyksikköä vähemmän kuin samanlaisesta maalle sijoitetusta roottorista samassa tuulessa, on talteen saatu energiamäärä niin paljon suurempi laivan tapauksessa, että vaikka siitä vähennetään laivan kasvanut propulsiotehon tarve entisen laivan vauhdin ylläpitämiseksi roottorin lisävastuksesta johtuen, on lopputulos siltikin vielä suurempi kuin maalle kiinteän tornin päälle rakennetun tuulivoimalan roottorin tapauksessa.
Onko suurempi tuulesta samanlaisella roottorilla saatu teho siis muka huonompi vaihtoehto vain siksi, että nyt oletettiin sille pienempi Cp (=coefficient of performance), jota fysikaalisesti täysin virheellisesti maallikoiden toimesta kutsutaan kuitenkin yleisesti hyötysuhteeksi?
Ei tietenkään ole, joten koko Cp on typerä suure esitettyyn kysymykseen vastaamiseksi, vaikka onkin kaikkein yleisin!
Vastaus tulisi tietysti antaa yksikössä €/Watti annetulla ilmakehän liikkeellä (~tuulella maanpinnan suhteen), eikä kertoimena Cp, mikä on tarkoitukseen kelvoton suure.
Jospa hra APH kommentoisit vain omiin aloituksiisi, nämä ei tunnu luontuvan kurssikeskusten sääli-5-arvosanoilla kehumisella.
Mitä kohtaa tästä:
"Osaisiko joku selittää, kuinka paljon tuulienergiasta on mahdollista muuttaa hyödyksi"
et ymmärtänyt?
Ja kuka on hra APH?
APH on erään henkilön mukaan nimitys palstalla 'pätevästä' trollaajasta, jonka ainoa tarkoitus on suoltaa pitkiä kirjoituksia, vaikka ei ymmärrä asiasta alkeitakaan.
Hra APH lle tiedoksi että liikkuvan fluidin teho on ½ roo*A*v³
0,5 W, missä tahansa positiossa tai koordinaatistossa, ja palstalla vain yksi "Swen" sekoilee omiaan.
Liikkuvalla fluidilla on joka koordinaatistossa oma nopeutensa, niinkuin kaikella muullakin.
Siksi myös v³ saa koordinaatistosta riippuvia lukuarvoja, ja sen seurauksena myös koko tehon lauseke.
Eli kun nopeus on jossain koordinaatistossa 5 m/s, ja toisessa 15 m/s
saa v³ edellisessä arvon 125 m³/s³, ja jälkimmäisessä arvon 3375 m³/s³.
Todella merkittävä seikka siis.
Fluidilla on tehoa on vain silloin kun sen nopeus muuttuu samassa koordinaatistossa, ihan sama missä niistä.
Vakionopeudella etenevällä fluidilla ei siis ole tehoa, mutta liike-energiaa sillä on, ja sen talteenotto edellyttää fluidin hidastumista käytetyssä koordinaatistossa, samaan aikaan jossain toisessa koordinaatistossa saman fluidin vauhti voi vaikka kasvaa, jolloin fluidin liike-energia siinä koordinaatistossa kasvaa.
Hyvä tarkennus, mutta käytännön merkintätapa fluidin virtauksen energiasisällön kuvaamiseksi on hieman ongelmallinen massan rajauksen suhteen, joten teho, joka kuvaa virtausnopeuden aikaan saamiseen tarvetta, on käytännöllisempi suure, siihen kun vertautuu mahdollinen ulosmitattavissa oleva osa.
Mikä sekin on koordinaatistosta riippuva suure.
Jos fluidin nopeus muuttuu koordinaatistossa A 10 m/s ... 0 m/s
ja koordinaatistossa B 15 m/s ... 5 m/s, ja koordinaatistossa C 0 m/s ... -10 m/s, niin
C:ssä fluidin energia kasvaa, ja A:ssa se pienenee vähemmän kuin B:ssä.
Pitää ymmärtää että fluidin liike-energia ilmoitetaan tilavuusyksikköä kohti, kun sen tiheys tunnetaan, ja ettei fluidin vauhdin suunnalla ole mitään vaikutusta sen energiaan. Siispä pitää käyttää nopeuden itseisarvoja eli vauhteja.
esim 2 kg fluidia A-koordinaatistossa tuottaa 100 Joulea, B:ssä tuottaa 200 Joulea, ja C-koordinaatistossa kuluttaa 100 Joulea, eli tuottaa -100 Joulea.
Lisäksi täytyy ymmärtää että myös se montako kilogrammaa fluidia virtaa roottoritason läpi aikayksikköä kohti ei riipu koordinaatiston valinnasta, mutta riippuu roottoritason liike-nopeudesta aivan olennaisesti, vastatuuleen liikuttaessa massavirta roottoritason läpi kasvaa, ja sen mukana aikayksikköä kohti vapautuva liike-energiakin, kun tarkastelukoordinaatistoa ei vaihdeta roottoritason liikkeen muutoksista huolimatta.
Ihan Newtonin mukaan näyttää tulevan n. 77 %.
P = ½ rA(v1² - v2²)* v2, edellyttäen että ilma on kokoon puristumatonta ja hyödyksi käytetään vain A.n suuruista pintaa ilman mitään häviöitä.
Potkurisysteemi on kuitenkin nokkela peli, se kääntää hidastuneen ilman sivulle, jossa ohi puhaltava tuuli nappaa sen mukaansa ja aiheuttaa ropellien takana paineen alenemista.
Vaikutus taitaa tällä erää jäädä arvailuksi, mutta toistaiseksi on käynyt ilmi, että tuulivoima on ehdottomasti maailman kalleinta ''ilmaista energiaa'.
Jatkan vielä, sen verran rönsyvää on mielipiteet olleet.
Hyötysuhteella kai tarkoitetaan tuulen liike-energiasta mekaaniseksi saadun suhdetta.
Betz n kaava näyttää olevan edelleen suurimmalle osalle hukassa, jopa osalle fysiikan opettajillekin, ja tietysti Wikissä.
Betz siis työskenteli kaasuturbiinien parissa, ja kun kaasun virtaus kiihdytettiin lämpöenergialla, se ei muodostanut paine-eroa, jolla saataisi korvausilmaa, joten sitä oli siirrettävä erikseen.
Kaasun kiihdyttämiseen nopeuteen V, löytyi impulssipohjalta kaava, josta näkisi paljonko tuo ilman alkunopeus vähentäisi kiihdytykseen tarvittavaa tehoa.
Se kuuluisa Betz in kaava on P =½rA(V² - v²)*½(V+v), jossa V on loppunopeus ja v syötetty alkunopeus.
Tässä matematiikka osoitti arviovirheen, esisyöttö ei vähentänytkään tehon tarvetta koko alueella, vaan jopa lisäsi sitä joissain kohtaa.
Maksimiarvo on kun v/V = 1/3, ja tehoksi saadaan kerroin 16/27 = 0,59, ja kun ilman alkunopeutta sama kerroin on 0,5, tulos tarkoittaa että 1/3 alkunopeudella kiihdytykseen tarvitaan 0,59/0,5 = noin 18 % suurempi teko kuin ilman alkunopeutta, joka johtunee siitä että kiihdytys on tapahduttavaa lyhyemmässä ajassa.
Tällä Betzin kaavalla ei siis ole mitään tekemistä vittauksesta saatavan tehon kanssa.
Kyllä Betzin kaava pätee myös tuulimyllyyn. Hyötysuhde riippuu sitten siitä, mihin tehoa verrataan. Optimi jättönopeudella hyötysuhde on 0.59, jos verrataan tuulen liike-energiaan aikayksikköä kohti eli tehoon pinnan A läpi. Jos tuuli pysäytetään kokonaan, niin vastaavalla tavalla laskettu teoreettinen hyötysuhde on 0.50. Optimi jättönopeudella saadaan hieman enemmän irti ja ilmaa ei tarvitse "kuskata pois" myllyn takaa.
Tuo mielipide vaatisi kyllä jotain perustelujakin.
Olet ymmärtänyt tuon Betzin kaavan väärin, se ei kuvaa hyötysuhdetta, vaan tehoa.
Se 0,5 tarkoittaa perustehoa tietylle ilmavirralle, ja käyrä sen tuottamiseen tarvittavaa tehoa alkunopeuden ja loppunopeuden suhteen funktiona, ei siis kuvaa mitään jäännösnopeutta.
Asia pitäisi olla selvä jo siksi että jäännösnopeuksilla 0 ja 1 teho olisi oltava 0.
Tässä linkki, jonka teksti on täyttä tuubaa.
https://fi.wikipedia.org/wiki/Betzin_laki
Juurikin tehoa se kuvaa. Hyötysuhteesta puhutaan sitten, kun tehoa verrataan johonkin.
Loppunopeus ja jäännösnopeus ovat synonyymeja.
Sähkön tuotantokustannukset MWh:lta vuonna 2017 olivat: tuulivoima 41 €, ydinvoima 42 €, turve 61 €, kivihiili 64 €, puu 76 € ja aurinkoenergia 100 €. Vertailu hinta vesivoimalle puutuu.
Etsikää itse tuoreammat luvut,,,
Millainen luku on "tuorea" ?
Vesivoima ei maksa mitään koska vettä tulee taivaalta ihan riittäväst. Toisinaan liikaakin niin että energiaa ei pysty aina ottamaan talteen.
Ilmoittamastasi kivihiilellä tuotetun sähkön tuotantokustannuksista puuttuu päästökaupan aiheuttama osuus, joka 2017 oli niin mitätön ettei sillä ollut mitään merkitystä, toisin kuin 2022 alkaen.
https://yle.fi/a/3-12316854 kertoo paljonko CO2 tonnista joutui maksamaan, ja miten hinta on muuttunut. 18.02.2022 hinta oli 88,3€/tonni.
Tuoreimmat luvut löytyvät excel tiedostomuodossa: https://energiavirasto.fi/huutokauppa
Kenen taskuun nuo rahat menee. Ostetaanko niillä öljyä ennen pitkää.
Jaa, kuinka sen nyt ottaa, ovatko ideologisesti myönnetyt avustukset ja velvollisuuksien huojennukset, tai vastaavasti vero - tai haittaluonteiset maksut, oikeastaan tuotantokustannuksia, vai liitetäänkö ne tarkoituksellisesti samaan nippuun ?
Hirvittävän iso osa maailman tuulista menee ohi tuulivoimaloiden. Sanottakoon, että tällä hetkellä hyödynnetään 0% tuulista.
Ja täysin mitättömästä hyödyntämisasteesta huolimatta yhden tuulivoimalan hidastamalla tuulella on kielteistä vaikutusta muiden tuulivoimaloiden tuottoon, koska tuulivoimaloita on keskitetty "tuulipuistoihin".
Mikäli näin ei olisi, voisi tuulivoimaloiden hyödyntämisastetta nostaa vähintäänkin 0,01 % asti ilman tuulen hidastumista havaittavasti muiden tuulivoimaloiden seurauksena.
"Tuulipuistoihin" keskittämisen seurauksena jo nykyisellä alle 0.000000001 % hyödyntämisasteella haittavaikutukset ovat jo selvästi havaittavissa.
Alakoululaisen luoma typerä avaus - kysymys.
Niin mikä kysymys ?
1) "Osaisiko joku selittää? "
Ilman muuta, sitähän tällä palstalla tehdään vastaajan osaamisesta riippumatta.
2) "kuinka paljon tuulienergiasta on mahdollista muuttaa hyödyksi? "
Ylärajaa fysiikanlakien määräämänä ei ole, ellei määritellä reunaehtoja.
Tekniikka ja insinöörien osaamisen taso asettaa sitten rajoja, mutta niiden mallintaminen ei ole mitenkään yksinkertaista, toisin kuin luonnonlakien.
No mitäpä mieltä olet vastauksista ?
Tuulienergiaa voi hyödyntää avaruusaluksissakin, siis hiukkastuulta.
https://www.youtube.com/watch?v=M85Dc3lQBwI&t=1259s
Linkissä eräs parhaista tavoista, kun tavoitellaan hyvin suurta vauhtia aurinkokuntien väliseen avaruusmatkailuun, vaikkapa sitten luotaimia varten eikä ihmisiä, mutta silti.
Vaihteeksi jotkut esittävät asiaa fysiikan lakien mukaisestikin, eikä vain niitä lukuisia huuhaavideoita, joita netti on pullollaan.