Erikoisia tuulivoimaloita

Suurin osa airodynaamisista pinnoista on tarkoitus olla teräs- tai alumiinikehikon varaan viritettyä nailonkalvoa, pressua tai puuta. Kehikko muistuttaa aitaa.

"ulkokehällä oleva rengas"

Nyt ei ole ihan selvää mihin viittaat.

Kuitenkin sellaista ei tarvita pyörimään ainakaan lapojen mukana, korkeintaan pystyakselin mukana. Joissain kuvissa renkaan sijasta voisi olla kulmikas kehikko ilman airodynaamista pintaa, mutta rengas oli helppo tehdä blenderillä.

Kehikoiden tankojen paksuudet ovat liioteltuja, jotta ne näkyisivät.

Mitä putkeen ja tuulen keräämiseen tulee, kyllä, suuri osa ilmasta kiertää sellaisen, mutta samalla tulee hieman ylipainetta lapojen etupuolelle ja kun ilmanpaine 1 barissa on 10 tonnia neliömetrillä, niin sillä on väliä. Myös tuulen nopeus kasvaa lapojen kohdalla.

Argumentteja on moneen suuntaan, mutta varsinainen vastaus selviäisi vain laskemalla ja ehkä simuloimalla.

"Samoin lapojen lukumäärä kolme lapaisen on todettu oleven tarpeeksi hyvä, koska nelilapaisia ei ole käytössä."

Mikä ihmeen "tarpeeksi" hyvä. Tässähän olisi kyse parantelusta, ja se tarkoittaa nykyisten oletusten haastamista. Neljän tai useamman lavan hylkääminen sillä perusteella ettei niitä nyt ole, tarkoittaisi joidenkin 20 tai 40 vuoden takaisten suunnittelijoiden päätöksien nostamista pyhäksi. Tuskin he, jotka päättivät laittaa 3 lapaa, tarkoittivat ettei sitä päätöstä voisi koskaan enää tarkistaa. Monia sellaisia päätöksiä pitää tarkistaa, varsinkin kun materiaalit ja rakennustavat muuttuvat.

"Tuota kustannustehokkuutta ihmettelen.. Nykyisissä malleissa on kolme siipeä pituus lähemmäksi 50m. kuinka tuo malli voisi olla kustannustehokkaampi koska siipiä on yli kymmenen, ja valtava ulkorengas päälle."

Siiven pituus on jaettu useampaan siipeen. Siksi yhden siiven(tai lavan) pinnan etäisyys akselista vaihtelee vähemmän. Siis "vaihtelee" pituudessa (eikä ajassa). Eli uloimman ja sisimmän osan nopeusero ei ole niin suuri. Myös tukirakenne voi olla heikompi.

vektoristi kirjoitti:

Suurin osa airodynaamisista pinnoista on tarkoitus olla teräs- tai alumiinikehikon varaan viritettyä nailonkalvoa, pressua tai puuta. Kehikko muistuttaa aitaa.

"ulkokehällä oleva rengas"

Nyt ei ole ihan selvää mihin viittaat.

Kuitenkin sellaista ei tarvita pyörimään ainakaan lapojen mukana, korkeintaan pystyakselin mukana. Joissain kuvissa renkaan sijasta voisi olla kulmikas kehikko ilman airodynaamista pintaa, mutta rengas oli helppo tehdä blenderillä.

Kehikoiden tankojen paksuudet ovat liioteltuja, jotta ne näkyisivät.

Mitä putkeen ja tuulen keräämiseen tulee, kyllä, suuri osa ilmasta kiertää sellaisen, mutta samalla tulee hieman ylipainetta lapojen etupuolelle ja kun ilmanpaine 1 barissa on 10 tonnia neliömetrillä, niin sillä on väliä. Myös tuulen nopeus kasvaa lapojen kohdalla.

Argumentteja on moneen suuntaan, mutta varsinainen vastaus selviäisi vain laskemalla ja ehkä simuloimalla.

"Samoin lapojen lukumäärä kolme lapaisen on todettu oleven tarpeeksi hyvä, koska nelilapaisia ei ole käytössä."

Mikä ihmeen "tarpeeksi" hyvä. Tässähän olisi kyse parantelusta, ja se tarkoittaa nykyisten oletusten haastamista. Neljän tai useamman lavan hylkääminen sillä perusteella ettei niitä nyt ole, tarkoittaisi joidenkin 20 tai 40 vuoden takaisten suunnittelijoiden päätöksien nostamista pyhäksi. Tuskin he, jotka päättivät laittaa 3 lapaa, tarkoittivat ettei sitä päätöstä voisi koskaan enää tarkistaa. Monia sellaisia päätöksiä pitää tarkistaa, varsinkin kun materiaalit ja rakennustavat muuttuvat.

"Tuota kustannustehokkuutta ihmettelen.. Nykyisissä malleissa on kolme siipeä pituus lähemmäksi 50m. kuinka tuo malli voisi olla kustannustehokkaampi koska siipiä on yli kymmenen, ja valtava ulkorengas päälle."

Siiven pituus on jaettu useampaan siipeen. Siksi yhden siiven(tai lavan) pinnan etäisyys akselista vaihtelee vähemmän. Siis "vaihtelee" pituudessa (eikä ajassa). Eli uloimman ja sisimmän osan nopeusero ei ole niin suuri. Myös tukirakenne voi olla heikompi.

Lue lisää

Tuo siiven pituus jaettuna useampaan siipeen ??.
Tässä lauseessa valitettavasti kiteytyy moni myytti joa liittyy tuulimyllyihin.

Tuulimyllyn energian ratkaisee pinta-ala ja ei tarkoiteta siiven pinta-alaa. vaan pyörähdyspinta-alaa. Toinen joka vaikuttaa on tuulen nopeus.
keskitysn nyt tähän pinta-ala asiaan. tuulesta voi ottaa enerkiaa mksimassaan noin 60% liian suuri ottaminen seisottaa tuulen ja kuinka sitten voisi uutta tuulta tulla siiville tyynessä.

Pyörähdyspinta-ala ei kasva vaikka lisäsit kymmenen siipeä. joten teet juuri väärin päin lyhentämällä siipiä ja lisäämällä lapojen määrää.
Tuohon 60% tehon ottoon lähes päästään kolmella lavalla. Miksi ihmeessä pitäisi lapoja laittaa lisää, kun ei siitä olisi sanottavaa hyötyä. Miksi lyhentää lapoja, kun pienennetään pyörähdyspinta-alaa, joka ei todellakaan tulisi takaisin lapojen määrän vastaavalla kasvattamisella.

Paineista 1bar. on normaali ilman paine 10m vesipatsas.. tuuli voisi saada 1-2mm vesipatsasta paine eroa. joka on muutama kilo neliötä kohti normaali tuulilla, ei kymmentä tonnia kuten mainitset.
Lisäksi nostamalla painetta potkurilla.. kuinka käy ilmavirtauksen.. ei kai ilma väkisin pakkaannu korkeampi paineisempaan tilaan, kun vieressä on pienempää painetta, jolloin tuuli todellakin kiertää rakennelman.

Ehkä tämä kustannustehokkuus aukeaa nyt, kun ajattelet sitä ehkä tärkeintä asiaa pyörähdyspinta-ala asiaa uudessa valossa.

airfoil kirjoitti:

Tuo siiven pituus jaettuna useampaan siipeen ??.
Tässä lauseessa valitettavasti kiteytyy moni myytti joa liittyy tuulimyllyihin.

Tuulimyllyn energian ratkaisee pinta-ala ja ei tarkoiteta siiven pinta-alaa. vaan pyörähdyspinta-alaa. Toinen joka vaikuttaa on tuulen nopeus.
keskitysn nyt tähän pinta-ala asiaan. tuulesta voi ottaa enerkiaa mksimassaan noin 60% liian suuri ottaminen seisottaa tuulen ja kuinka sitten voisi uutta tuulta tulla siiville tyynessä.

Pyörähdyspinta-ala ei kasva vaikka lisäsit kymmenen siipeä. joten teet juuri väärin päin lyhentämällä siipiä ja lisäämällä lapojen määrää.
Tuohon 60% tehon ottoon lähes päästään kolmella lavalla. Miksi ihmeessä pitäisi lapoja laittaa lisää, kun ei siitä olisi sanottavaa hyötyä. Miksi lyhentää lapoja, kun pienennetään pyörähdyspinta-alaa, joka ei todellakaan tulisi takaisin lapojen määrän vastaavalla kasvattamisella.

Paineista 1bar. on normaali ilman paine 10m vesipatsas.. tuuli voisi saada 1-2mm vesipatsasta paine eroa. joka on muutama kilo neliötä kohti normaali tuulilla, ei kymmentä tonnia kuten mainitset.
Lisäksi nostamalla painetta potkurilla.. kuinka käy ilmavirtauksen.. ei kai ilma väkisin pakkaannu korkeampi paineisempaan tilaan, kun vieressä on pienempää painetta, jolloin tuuli todellakin kiertää rakennelman.

Ehkä tämä kustannustehokkuus aukeaa nyt, kun ajattelet sitä ehkä tärkeintä asiaa pyörähdyspinta-ala asiaa uudessa valossa.

Lue lisää

"Tuulimyllyn energian ratkaisee pinta-ala ja ei tarkoiteta siiven pinta-alaa. vaan pyörähdyspinta-alaa."

Ei ihan, vaan nykyisiä tuulimyllyjä vertaillaan mm. sillä pyörähdyspinta-alalla. Kun siivet ovat saman muotoisia, niin se luku onkin aika selvässä suhteessa tehoon.

Se 60% liittyy tehon ja ilmanvastuksen suhteeseen. Ilmanvastus tarkoittaa vääntöä varteen.

"Miksi lyhentää lapoja, kun pienennetään pyörähdyspinta-alaa"

Huom. lapoja voi lyhentää myös akselista päin, ja käyttää kehikkoa/pinnoja, joten ei välttämättä noin.

Lapojen lyhentäminen mahdollistaa lyhyemmän varren. Kukkulalla lyhyempi varsi ei niin haittaa. Huonommasta tuulesta huolimatta saattaa olla kustannustehokkaampaa. Optimaalinen varren pituus riippuu mm. teräksen hinnasta.

"Paineista 1bar. on normaali ilman paine 10m vesipatsas.. tuuli voisi saada 1-2mm vesipatsasta paine eroa. joka on muutama kilo neliötä kohti normaali tuulilla, ei kymmentä tonnia kuten mainitset."

Ei olla eri mieltä asiasta, mutta tuli väärinkäsitys. Muutama kilo neliölle on merkittävää ja suunnilleen se mitä tarkoitin. Eli se muutama kilo on osa siitä 10 tonnista. Kun kaksi 10 tonnin painetta eroaa ihan vähän, tulee muutama kilo.

airfoil kirjoitti:

Tuo siiven pituus jaettuna useampaan siipeen ??.
Tässä lauseessa valitettavasti kiteytyy moni myytti joa liittyy tuulimyllyihin.

Tuulimyllyn energian ratkaisee pinta-ala ja ei tarkoiteta siiven pinta-alaa. vaan pyörähdyspinta-alaa. Toinen joka vaikuttaa on tuulen nopeus.
keskitysn nyt tähän pinta-ala asiaan. tuulesta voi ottaa enerkiaa mksimassaan noin 60% liian suuri ottaminen seisottaa tuulen ja kuinka sitten voisi uutta tuulta tulla siiville tyynessä.

Pyörähdyspinta-ala ei kasva vaikka lisäsit kymmenen siipeä. joten teet juuri väärin päin lyhentämällä siipiä ja lisäämällä lapojen määrää.
Tuohon 60% tehon ottoon lähes päästään kolmella lavalla. Miksi ihmeessä pitäisi lapoja laittaa lisää, kun ei siitä olisi sanottavaa hyötyä. Miksi lyhentää lapoja, kun pienennetään pyörähdyspinta-alaa, joka ei todellakaan tulisi takaisin lapojen määrän vastaavalla kasvattamisella.

Paineista 1bar. on normaali ilman paine 10m vesipatsas.. tuuli voisi saada 1-2mm vesipatsasta paine eroa. joka on muutama kilo neliötä kohti normaali tuulilla, ei kymmentä tonnia kuten mainitset.
Lisäksi nostamalla painetta potkurilla.. kuinka käy ilmavirtauksen.. ei kai ilma väkisin pakkaannu korkeampi paineisempaan tilaan, kun vieressä on pienempää painetta, jolloin tuuli todellakin kiertää rakennelman.

Ehkä tämä kustannustehokkuus aukeaa nyt, kun ajattelet sitä ehkä tärkeintä asiaa pyörähdyspinta-ala asiaa uudessa valossa.

Lue lisää

Tuo 60% näyttää noin nettiselauksen perusteella olevan raja. Katselin itsekseni Englannin kielistä selitystä asialle, mutta meni yli hilseen. Sinällään tämä ei ole katastrofi. Olen usein elämäni aikana törmännyt asioihin, joita en täysin käsitä, mutta jotka siitä huolimatta ovat mitä todennäköisimmin olemassa siinä muodossa, kuin ne esitetään olevan.

Sikäli kun olet sisäistänyt asian, niin olisiko mahdollista selittää asia niin, että sen voisi ymmärtää lukiossa opetetun fysiikan perusteella. Itse dilema siitä, että jos otetaan 100% liikeenergiasta, niin tuuli pysähtyy, ja näin tuulimyllyn luokse ei enaa virtaa uutta tuulienergiaa on helppo ymmärtää, mutta mihin perustuu saatu raja-arvo? Jos et osaa selittää kokonaan, niin olisin kyllä kiitollinen myös oikean suuntaisesta vihjeestä, siltä varalta, että jonain päivänä tämä asia kuitenkin valkenisi minulle.

Raja-arvon kirjoitti:

Tuo 60% näyttää noin nettiselauksen perusteella olevan raja. Katselin itsekseni Englannin kielistä selitystä asialle, mutta meni yli hilseen. Sinällään tämä ei ole katastrofi. Olen usein elämäni aikana törmännyt asioihin, joita en täysin käsitä, mutta jotka siitä huolimatta ovat mitä todennäköisimmin olemassa siinä muodossa, kuin ne esitetään olevan.

Sikäli kun olet sisäistänyt asian, niin olisiko mahdollista selittää asia niin, että sen voisi ymmärtää lukiossa opetetun fysiikan perusteella. Itse dilema siitä, että jos otetaan 100% liikeenergiasta, niin tuuli pysähtyy, ja näin tuulimyllyn luokse ei enaa virtaa uutta tuulienergiaa on helppo ymmärtää, mutta mihin perustuu saatu raja-arvo? Jos et osaa selittää kokonaan, niin olisin kyllä kiitollinen myös oikean suuntaisesta vihjeestä, siltä varalta, että jonain päivänä tämä asia kuitenkin valkenisi minulle.

Lue lisää

Itseasiassa tuo 60% tai hieman yli, kuulostaa hämmästyttävän suurelta luvulta. Hetkine tuulen nopeus pieneneekin vain 26% joka alkaakin selittää asiaa. Tuulen nopeus ei pienenekkään samassa suhteessa kuin otetaan tehoa.
Toisin päin kääntäen 26% kovempi tuulisuus antaakin 60% enemmän tehoa, joten maston korkeuteen kannattaisi satsata, eihän se kulu käytössä.

Toinenkin asia joka aiheuttaa tuon prosentin jämähtämisen 60% liikaa hidastuva tuuli alkaa kiertää myllyn, jolloin tehoa jää sen takia hyödyntämättä.

vektoristi kirjoitti:

"Tuulimyllyn energian ratkaisee pinta-ala ja ei tarkoiteta siiven pinta-alaa. vaan pyörähdyspinta-alaa."

Ei ihan, vaan nykyisiä tuulimyllyjä vertaillaan mm. sillä pyörähdyspinta-alalla. Kun siivet ovat saman muotoisia, niin se luku onkin aika selvässä suhteessa tehoon.

Se 60% liittyy tehon ja ilmanvastuksen suhteeseen. Ilmanvastus tarkoittaa vääntöä varteen.

"Miksi lyhentää lapoja, kun pienennetään pyörähdyspinta-alaa"

Huom. lapoja voi lyhentää myös akselista päin, ja käyttää kehikkoa/pinnoja, joten ei välttämättä noin.

Lapojen lyhentäminen mahdollistaa lyhyemmän varren. Kukkulalla lyhyempi varsi ei niin haittaa. Huonommasta tuulesta huolimatta saattaa olla kustannustehokkaampaa. Optimaalinen varren pituus riippuu mm. teräksen hinnasta.

"Paineista 1bar. on normaali ilman paine 10m vesipatsas.. tuuli voisi saada 1-2mm vesipatsasta paine eroa. joka on muutama kilo neliötä kohti normaali tuulilla, ei kymmentä tonnia kuten mainitset."

Ei olla eri mieltä asiasta, mutta tuli väärinkäsitys. Muutama kilo neliölle on merkittävää ja suunnilleen se mitä tarkoitin. Eli se muutama kilo on osa siitä 10 tonnista. Kun kaksi 10 tonnin painetta eroaa ihan vähän, tulee muutama kilo.

Lue lisää

Kuvassa täyteen siipiä täyteen ahdettu mylly.
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Wind_turbine_1888_Charles_Brush.jpg

Raja-arvon kirjoitti:

Tuo 60% näyttää noin nettiselauksen perusteella olevan raja. Katselin itsekseni Englannin kielistä selitystä asialle, mutta meni yli hilseen. Sinällään tämä ei ole katastrofi. Olen usein elämäni aikana törmännyt asioihin, joita en täysin käsitä, mutta jotka siitä huolimatta ovat mitä todennäköisimmin olemassa siinä muodossa, kuin ne esitetään olevan.

Sikäli kun olet sisäistänyt asian, niin olisiko mahdollista selittää asia niin, että sen voisi ymmärtää lukiossa opetetun fysiikan perusteella. Itse dilema siitä, että jos otetaan 100% liikeenergiasta, niin tuuli pysähtyy, ja näin tuulimyllyn luokse ei enaa virtaa uutta tuulienergiaa on helppo ymmärtää, mutta mihin perustuu saatu raja-arvo? Jos et osaa selittää kokonaan, niin olisin kyllä kiitollinen myös oikean suuntaisesta vihjeestä, siltä varalta, että jonain päivänä tämä asia kuitenkin valkenisi minulle.

Lue lisää

Tuulivoimalan ns. hyötysuhteen raja-arvo noin 60 % eli tarkemmin 16/27 = 0,59259... tulee siitä, että teoreettisesti voimalasta saadaan suurin teho, jos tuulen nopeus roottorin jälkeen on tasan kolmasosa (1/3) tuulen nopeudesta ennen roottoria. Avoimen systeemin energiayhtälöstä saadaan teholle helposti lauseke P = ½rAV(V1^2 - V2^2), jossa r on ilman tiheys, V1 on tuulen nopeus ennen ja V2 on tuulen nopeus jälkeen roottorin, A on roottorin pyörähdyspinta-ala ja V on ilmavirran nopeus roottorin kohdalla. Bernoullin yhtälön avulla voidaan osoittaa, että paine-ero roottorin yli on Dp = ½r(V1^2 - V2^2). Näin ollen roottorin yli vaikuttava voima on F = Dp x A. Toisaalta sama voima on lausuttavissa myös näin F = massavirta x (V1 - V2) = rAV(V1 - V2). Asettamalla näin saadut voiman lausekkeet yhtäsuuriksi, saadaan nopeudelle V lauseke V = ½(V1 V2) eli roottorin kohdalla ilmavirran nopeuden täytyy olla keskiarvo tuulen nopeudesta ennen ja jälkeen roottorin. Sijoittamalla tämä V:n lauseke tehon lausekkeeseen saadaan tulos P = (rA(V1 V2)(V1^2-V2^2))/4, josta etsitään derivoimalla se V2, mikä antaa suurimman tehon ja tulokseksi tulee että P = Pmax, kun V2=V1/3. Sijoitetaan tämä tehon lausekkeeseen ja saadaan lopulta tulos tuulivoimalan maksimiteholle Pmax = 16/27 x ½rAV1^2.

Vähän hankala on selittää kun ei voi piirtää kuvaa...

martta0 kirjoitti:

Tuulivoimalan ns. hyötysuhteen raja-arvo noin 60 % eli tarkemmin 16/27 = 0,59259... tulee siitä, että teoreettisesti voimalasta saadaan suurin teho, jos tuulen nopeus roottorin jälkeen on tasan kolmasosa (1/3) tuulen nopeudesta ennen roottoria. Avoimen systeemin energiayhtälöstä saadaan teholle helposti lauseke P = ½rAV(V1^2 - V2^2), jossa r on ilman tiheys, V1 on tuulen nopeus ennen ja V2 on tuulen nopeus jälkeen roottorin, A on roottorin pyörähdyspinta-ala ja V on ilmavirran nopeus roottorin kohdalla. Bernoullin yhtälön avulla voidaan osoittaa, että paine-ero roottorin yli on Dp = ½r(V1^2 - V2^2). Näin ollen roottorin yli vaikuttava voima on F = Dp x A. Toisaalta sama voima on lausuttavissa myös näin F = massavirta x (V1 - V2) = rAV(V1 - V2). Asettamalla näin saadut voiman lausekkeet yhtäsuuriksi, saadaan nopeudelle V lauseke V = ½(V1 V2) eli roottorin kohdalla ilmavirran nopeuden täytyy olla keskiarvo tuulen nopeudesta ennen ja jälkeen roottorin. Sijoittamalla tämä V:n lauseke tehon lausekkeeseen saadaan tulos P = (rA(V1 V2)(V1^2-V2^2))/4, josta etsitään derivoimalla se V2, mikä antaa suurimman tehon ja tulokseksi tulee että P = Pmax, kun V2=V1/3. Sijoitetaan tämä tehon lausekkeeseen ja saadaan lopulta tulos tuulivoimalan maksimiteholle Pmax = 16/27 x ½rAV1^2.

Vähän hankala on selittää kun ei voi piirtää kuvaa...

Lue lisää

siis tietenkin potenssiin kolme eli Pmax = 16/27 x ½rAV1^3

martta0 kirjoitti:

Tuulivoimalan ns. hyötysuhteen raja-arvo noin 60 % eli tarkemmin 16/27 = 0,59259... tulee siitä, että teoreettisesti voimalasta saadaan suurin teho, jos tuulen nopeus roottorin jälkeen on tasan kolmasosa (1/3) tuulen nopeudesta ennen roottoria. Avoimen systeemin energiayhtälöstä saadaan teholle helposti lauseke P = ½rAV(V1^2 - V2^2), jossa r on ilman tiheys, V1 on tuulen nopeus ennen ja V2 on tuulen nopeus jälkeen roottorin, A on roottorin pyörähdyspinta-ala ja V on ilmavirran nopeus roottorin kohdalla. Bernoullin yhtälön avulla voidaan osoittaa, että paine-ero roottorin yli on Dp = ½r(V1^2 - V2^2). Näin ollen roottorin yli vaikuttava voima on F = Dp x A. Toisaalta sama voima on lausuttavissa myös näin F = massavirta x (V1 - V2) = rAV(V1 - V2). Asettamalla näin saadut voiman lausekkeet yhtäsuuriksi, saadaan nopeudelle V lauseke V = ½(V1 V2) eli roottorin kohdalla ilmavirran nopeuden täytyy olla keskiarvo tuulen nopeudesta ennen ja jälkeen roottorin. Sijoittamalla tämä V:n lauseke tehon lausekkeeseen saadaan tulos P = (rA(V1 V2)(V1^2-V2^2))/4, josta etsitään derivoimalla se V2, mikä antaa suurimman tehon ja tulokseksi tulee että P = Pmax, kun V2=V1/3. Sijoitetaan tämä tehon lausekkeeseen ja saadaan lopulta tulos tuulivoimalan maksimiteholle Pmax = 16/27 x ½rAV1^2.

Vähän hankala on selittää kun ei voi piirtää kuvaa...

Lue lisää

Noin asia yleensä esitetään, mutta teoria perustuu tuulen nopeuden jarruttamiseen, yleensä hieman yksinkertaisemminkin vain P=F*v
Nykyisten tuulivoimaloiden siipien tarkoitus ei oikeastaan ole hiljentää tuulen nopeutta, vaan muuttaa sen suuntaa, ts toimia kuin siipi.
Enpä tunne teoriaa, mutta olettaisin sen poikkeavan esittämästäsi.

e.d.k kirjoitti:

Noin asia yleensä esitetään, mutta teoria perustuu tuulen nopeuden jarruttamiseen, yleensä hieman yksinkertaisemminkin vain P=F*v
Nykyisten tuulivoimaloiden siipien tarkoitus ei oikeastaan ole hiljentää tuulen nopeutta, vaan muuttaa sen suuntaa, ts toimia kuin siipi.
Enpä tunne teoriaa, mutta olettaisin sen poikkeavan esittämästäsi.

Lue lisää

Tietenkin siipien tarkoitus on hidastaa tuulta, ei siitä tuulesta muuten saa energiaa. Tietysti myös yllä esitetty suppiloteoria pätee kaikille tuulivoimaloille, sehän ei ota kantaa mihinkään muuhun kuin pinta-alaan, jonka alueella tuulta hidastetaan.

60% tuulen ko. pinta-alan läpi virtaavasta liike-energiasta (ennen hidastamista) on teoreettinen maksimi, johon ei ole käytännössä mahdollista päästä. Se edellyttäisi 100% hyötysuhdetta potkurille tuulienergian talteenotossa.

Joakim1 kirjoitti:

Tietenkin siipien tarkoitus on hidastaa tuulta, ei siitä tuulesta muuten saa energiaa. Tietysti myös yllä esitetty suppiloteoria pätee kaikille tuulivoimaloille, sehän ei ota kantaa mihinkään muuhun kuin pinta-alaan, jonka alueella tuulta hidastetaan.

60% tuulen ko. pinta-alan läpi virtaavasta liike-energiasta (ennen hidastamista) on teoreettinen maksimi, johon ei ole käytännössä mahdollista päästä. Se edellyttäisi 100% hyötysuhdetta potkurille tuulienergian talteenotossa.

Lue lisää

Eikös siipi hidasta ilmavirtausta vastuksensa verran ja nostovoima on sitten aivan eri suuruusluokkaa, joten eiköhän se teho muodostu muustakin kuin virtauksen hidastamisesta.( vertaa lentokoneen siipeen, se siirtää ilmaa lentosuuntaansa vain vastuksensa verran, ei nostovoimansa.)
Ilman liike-energiaa ei tietenkään saada kokonaan hyödyksi, mutta kuinka paljon ?

Joakim1 kirjoitti:

Tietenkin siipien tarkoitus on hidastaa tuulta, ei siitä tuulesta muuten saa energiaa. Tietysti myös yllä esitetty suppiloteoria pätee kaikille tuulivoimaloille, sehän ei ota kantaa mihinkään muuhun kuin pinta-alaan, jonka alueella tuulta hidastetaan.

60% tuulen ko. pinta-alan läpi virtaavasta liike-energiasta (ennen hidastamista) on teoreettinen maksimi, johon ei ole käytännössä mahdollista päästä. Se edellyttäisi 100% hyötysuhdetta potkurille tuulienergian talteenotossa.

Lue lisää

Eipä.ole.

Siiven tarkoitus ei nimenomaan ole yrittää hidastaa ilmavirtaa, vaan tuottaa nostovoimallaan mahdollisimman suuri momentti pyörintäliikkeelle.

e.d.k kirjoitti:

Eipä.ole.

Siiven tarkoitus ei nimenomaan ole yrittää hidastaa ilmavirtaa, vaan tuottaa nostovoimallaan mahdollisimman suuri momentti pyörintäliikkeelle.

Ei se siipi energiaa tyhjästä tee eli siiven tuottama akseliteho perustuu tuulen liike-energian muuntamisesta roottorin akselitehoksi. Ei se ole mahdollista muuten kuin hidastamalla ilmavirtaa eli vähentämällä tuulen liike-energiaa.

Tuulesta otettu energia on suoraan tuulen liike-energian muutos * massavirta. Osa tuosta energiasta menee harakoille siiven synnyttämään turbulenssiin ja pyörimiskomponenttiin. Nuo tietysti pyritään minimoimaan, jotta mahdollisimman suuri osuus saataisiin akselitehoksi ja sitä kautta sähkötehoksi. Sen sijaan tuulen hidastusta ei pyritä minimoimaan, vaan se pyritään pitämään tasolla, joka tuottaa suurimman tehon. Se on teoreettisesti tuo mainittu hidastus 1/3 nopeuteen, mutta käytännössä mukana on myös sen roottorin, vaihteiston ja generaattorin hyötysuhde, jolloin optimi voi olla jotain muuta.

Onko-noin kirjoitti:

Eikös siipi hidasta ilmavirtausta vastuksensa verran ja nostovoima on sitten aivan eri suuruusluokkaa, joten eiköhän se teho muodostu muustakin kuin virtauksen hidastamisesta.( vertaa lentokoneen siipeen, se siirtää ilmaa lentosuuntaansa vain vastuksensa verran, ei nostovoimansa.)
Ilman liike-energiaa ei tietenkään saada kokonaan hyödyksi, mutta kuinka paljon ?

Lue lisää

Aerodynamiikassa nosto- ja vastusvoima määritellään aina kohtisuoraan suhteelliseen tuuleen ja sen suuntaiseksi. Tuulivoimalan siivessä suhteellinen tuuli on pyörimisliikkeestä johtuen huomattavan paljon sivulle, jolloin siinä on myös merkittävä tosituulta hidastava voimakomponentti.

Roottorin ollessa paikallaan nostovoima olisi poikittain tosituuleen ja roottorin pyöriessä äärettömän kovaa se olisi suoraan tosituulen suuntainen.

Todellisuus on tietysti noiden välissä ja myös muuttuu lavan säteen mukana, koska lavan nopeus muuttuu.

Ideaalisella siivellä olisi vain nostovoima eikä lainkaan vastusta. Silläkin olisi tuulta hidastava voima, mutta hyötysuhde olisi hieman parempi (kuitenkin alle sen 60% teoreettisen maksimin). Tuollakin jäisi pyörimiskomponentti vanaveteen.

Joakim1 kirjoitti:

Ei se siipi energiaa tyhjästä tee eli siiven tuottama akseliteho perustuu tuulen liike-energian muuntamisesta roottorin akselitehoksi. Ei se ole mahdollista muuten kuin hidastamalla ilmavirtaa eli vähentämällä tuulen liike-energiaa.

Tuulesta otettu energia on suoraan tuulen liike-energian muutos * massavirta. Osa tuosta energiasta menee harakoille siiven synnyttämään turbulenssiin ja pyörimiskomponenttiin. Nuo tietysti pyritään minimoimaan, jotta mahdollisimman suuri osuus saataisiin akselitehoksi ja sitä kautta sähkötehoksi. Sen sijaan tuulen hidastusta ei pyritä minimoimaan, vaan se pyritään pitämään tasolla, joka tuottaa suurimman tehon. Se on teoreettisesti tuo mainittu hidastus 1/3 nopeuteen, mutta käytännössä mukana on myös sen roottorin, vaihteiston ja generaattorin hyötysuhde, jolloin optimi voi olla jotain muuta.

Lue lisää

Niin !

Jotta asia ei taas paisuisi sen vierestä jaaritteluun, niin selvennän että 'Martan' esittämä tapaus on laskettu virtausta jarruttavalle voimalle, jonka suunta on virtauksen suuntainen, ja siitä suurin teho.
OK.

Kyseenalaistin ainoastaan sen pätevyyden näihin nykyvoimaloiden käytäntöön, joissa voiman vaikutus muutetaan kohtisuoraksi tuulensuuntaan ja oletin laskennan myös teholle olevan erilainen.

Kuten sanoin, en itse hallitse asiaa ja jos jollakin on parempaa tietoa niin mieluusti kehiin, se selittäisi myös vain 3 ohutta lapaa, vakiokierrokset ja muun "mystiikan".

Ps.
Joakim, sinun luulisi ymmärtävän, idea on hieman saman tapainen kuin purjehduksessa ero nopeudessa suoraan myötätuuleen tai leikaten ja hyödyntäen itse aiheutetun sivukomponentin.

e.d.k kirjoitti:

Niin !

Jotta asia ei taas paisuisi sen vierestä jaaritteluun, niin selvennän että 'Martan' esittämä tapaus on laskettu virtausta jarruttavalle voimalle, jonka suunta on virtauksen suuntainen, ja siitä suurin teho.
OK.

Kyseenalaistin ainoastaan sen pätevyyden näihin nykyvoimaloiden käytäntöön, joissa voiman vaikutus muutetaan kohtisuoraksi tuulensuuntaan ja oletin laskennan myös teholle olevan erilainen.

Kuten sanoin, en itse hallitse asiaa ja jos jollakin on parempaa tietoa niin mieluusti kehiin, se selittäisi myös vain 3 ohutta lapaa, vakiokierrokset ja muun "mystiikan".

Ps.
Joakim, sinun luulisi ymmärtävän, idea on hieman saman tapainen kuin purjehduksessa ero nopeudessa suoraan myötätuuleen tai leikaten ja hyödyntäen itse aiheutetun sivukomponentin.

Lue lisää

Martan esittämä tapaus on tehty juuri tuulivoimalalle, jossa roottori on kuvattu paine-eron aiheuttavana tasona. Se pätee erinomaisesti nykyisille 3-siipisille tuulivoimaloille. Laskenta ei perustu, kuten luulet, P=F*V ajatukseen, vaan juurikin siihen kuinka saadaan roottorin "suppilon" läpi virtaavasta ilmamassasta otettua mahdollisimman paljon energiaa.

Jos hidastaa virtausta liikaa, massavirta roottorin läpi vähenee. Toisaalta mitä enemmän hidastaa virtausta, sitä enemmän sen like-energiasta saadaan talteen.

3-lapainen roottori on sitten vain tehokas tapa muuntaa tuo tuulelta otettu liike-energia akselitehoksi. Muitakin tapoja on. Roottorille saadaan hyvä hyötysuhde, kun lavat ovat pitkiä ja kapeita (vrt. purjelentokoneen siivet). 3 lapaa riittää ottamaan liike-energian talteen koko pyörähdysalalta. 1-lapainen olisi luultavasti vielä parempi hyötysuhteeltaan, mutta on tietysti mekaanisesti mahdoton. Myös 2-lapaisesta voi tulla mekaanisia ongelmia.

Onko tuulivoimalat aina vakiokierrosluvulla pyöriviä? Tuskin. Helpompaa tuollainen tietysti on tehdä, jos se tahdistuu suoraan verkkoon eikä väliin tarvita elektroniikka oikean taajuuden saamiseksi.

Joakim1 kirjoitti:

Martan esittämä tapaus on tehty juuri tuulivoimalalle, jossa roottori on kuvattu paine-eron aiheuttavana tasona. Se pätee erinomaisesti nykyisille 3-siipisille tuulivoimaloille. Laskenta ei perustu, kuten luulet, P=F*V ajatukseen, vaan juurikin siihen kuinka saadaan roottorin "suppilon" läpi virtaavasta ilmamassasta otettua mahdollisimman paljon energiaa.

Jos hidastaa virtausta liikaa, massavirta roottorin läpi vähenee. Toisaalta mitä enemmän hidastaa virtausta, sitä enemmän sen like-energiasta saadaan talteen.

3-lapainen roottori on sitten vain tehokas tapa muuntaa tuo tuulelta otettu liike-energia akselitehoksi. Muitakin tapoja on. Roottorille saadaan hyvä hyötysuhde, kun lavat ovat pitkiä ja kapeita (vrt. purjelentokoneen siivet). 3 lapaa riittää ottamaan liike-energian talteen koko pyörähdysalalta. 1-lapainen olisi luultavasti vielä parempi hyötysuhteeltaan, mutta on tietysti mekaanisesti mahdoton. Myös 2-lapaisesta voi tulla mekaanisia ongelmia.

Onko tuulivoimalat aina vakiokierrosluvulla pyöriviä? Tuskin. Helpompaa tuollainen tietysti on tehdä, jos se tahdistuu suoraan verkkoon eikä väliin tarvita elektroniikka oikean taajuuden saamiseksi.

Lue lisää

Yritän vielä kerran

Laskuesimerkki on teoreettinen tilanne tietyin ehdoin, jossa kun liike-energiasta käytetään vain 8/9 osa, on annetuilla ehdoilla mahdollista saada tehoa 8/27*rAV^3,ja jos koko liike-energia käytetään, niin em. ehdoilla maksimi teho olisi 1/4*rAV^3, ja teho on kyllä tässäkin tapauksessa F*V.

Hyötysuhde 0.59 (16/27) on vain osa kerrointa, ei mikään suhde ja kysymys edelleen, onko em. laskun tulos yleispätevä, ajatus vain herää, miksi hyöty olisi suurin kun osa energiasta jätetään käyttämättä ja miksi tuota 1-tapauksen jäljelle jäänyttä liike-energiaa ei voisi enää lainkaan hyödyntää ?

e.d.k kirjoitti:

Yritän vielä kerran

Laskuesimerkki on teoreettinen tilanne tietyin ehdoin, jossa kun liike-energiasta käytetään vain 8/9 osa, on annetuilla ehdoilla mahdollista saada tehoa 8/27*rAV^3,ja jos koko liike-energia käytetään, niin em. ehdoilla maksimi teho olisi 1/4*rAV^3, ja teho on kyllä tässäkin tapauksessa F*V.

Hyötysuhde 0.59 (16/27) on vain osa kerrointa, ei mikään suhde ja kysymys edelleen, onko em. laskun tulos yleispätevä, ajatus vain herää, miksi hyöty olisi suurin kun osa energiasta jätetään käyttämättä ja miksi tuota 1-tapauksen jäljelle jäänyttä liike-energiaa ei voisi enää lainkaan hyödyntää ?

Lue lisää

Eikös 8/27 ole enemmän kuin 1/4? Vai mitä yrität sanoa? Jos liike-energiasta otetaan 3/4 tulee kertoimeksi 9/32, edelleen suurempi kuin 1/4.

Kaikkea liike-energiaa ei tietenkään voi edes ottaa tuulesta. Silloinhan tuulen nopeus olisi nolla ja se paikallaan oleva ilmamassa muodostaisi tulpan, joka estäisi jatkuvan prosessin. Tuolloin siis sen suppilon toisen pään pinta-ala olisi ääretön.

Joakim1 kirjoitti:

Eikös 8/27 ole enemmän kuin 1/4? Vai mitä yrität sanoa? Jos liike-energiasta otetaan 3/4 tulee kertoimeksi 9/32, edelleen suurempi kuin 1/4.

Kaikkea liike-energiaa ei tietenkään voi edes ottaa tuulesta. Silloinhan tuulen nopeus olisi nolla ja se paikallaan oleva ilmamassa muodostaisi tulpan, joka estäisi jatkuvan prosessin. Tuolloin siis sen suppilon toisen pään pinta-ala olisi ääretön.

Lue lisää

Se 8/27rAv^3 on kai tuon kaavan mukainen maksimiteho, joka edellyttää että tuulen nopeus pienennetään vain 3.een osaan .
Onko jokin fysikaalinen syy, että jäljelle jäävä liike-energia menetelmästä riippumatta on oltava juuri tuon verran parasta tulosta haettaessa ?

Öistä-funtsia kirjoitti:

Se 8/27rAv^3 on kai tuon kaavan mukainen maksimiteho, joka edellyttää että tuulen nopeus pienennetään vain 3.een osaan .
Onko jokin fysikaalinen syy, että jäljelle jäävä liike-energia menetelmästä riippumatta on oltava juuri tuon verran parasta tulosta haettaessa ?

Lue lisää

Tuosta voi lukea lisää vaikkapa täältä: https://en.wikipedia.org/wiki/Betz's_law

Ei ole ihan uusi keksintö (1919), mutta pätee edelleen ja tuon mukaan käytännössä päästään 75-80% tuosta rajasta eli n. 45% hyötysuhteeseen.

Joakim1 kirjoitti:

Tuosta voi lukea lisää vaikkapa täältä: https://en.wikipedia.org/wiki/Betz's_law

Ei ole ihan uusi keksintö (1919), mutta pätee edelleen ja tuon mukaan käytännössä päästään 75-80% tuosta rajasta eli n. 45% hyötysuhteeseen.

Lue lisää

Betzin vakio on noussut outoon tilanteeseen, kun vuorovesialtaiden turbiinit ylittivät reilusti ja todistetusti limitin.
Myös tuulivoimapuolella on kehitteillä laitteita, jotka simulaatioissa ylittävät Betzin luvun ja löytyipä jopa matemaattinen todistelu Betzin virheellisyydestä.
Kuitenkin näin vanhaa hyväksyttyä oletusta on vaikea väittää vääräksi ilman todella vahvoja näyttöjä, hieman kuin aikoinaan siiven nostovoimakin oli vuosikymmeniä faktana virheellisesti.
Aiemmin oli huomautus prosenttiluvusta, joka kuvaa tehon osaa kineettisestä energiasta !, mitä sen pitäisi tarkoittaa, sama kuin kysyisi montako % 2 metriä on 5 litrasta, saahan siitäkin kyllä lukuarvon.
Myös perustelut ihmetyttää, lukema 16/27 on puhtaasti matemaattinen, mutta sitä perustellaan rajana jonka jälkeen turbiinin taakse muodostuva ylipaine alkaa häiritä.
Vaikea sanoa mitään, mutta jossain on jotain häikkää ja erilaisia tietäjiä, esimerkiksi Tuuliatlas sivusto kertoo "rohkeasti" että tuulimyllyn teho on PV = FVV = 0,5 ρ V3 A, ja sitä rataa..

Kaikkea.löytyy kirjoitti:

Betzin vakio on noussut outoon tilanteeseen, kun vuorovesialtaiden turbiinit ylittivät reilusti ja todistetusti limitin.
Myös tuulivoimapuolella on kehitteillä laitteita, jotka simulaatioissa ylittävät Betzin luvun ja löytyipä jopa matemaattinen todistelu Betzin virheellisyydestä.
Kuitenkin näin vanhaa hyväksyttyä oletusta on vaikea väittää vääräksi ilman todella vahvoja näyttöjä, hieman kuin aikoinaan siiven nostovoimakin oli vuosikymmeniä faktana virheellisesti.
Aiemmin oli huomautus prosenttiluvusta, joka kuvaa tehon osaa kineettisestä energiasta !, mitä sen pitäisi tarkoittaa, sama kuin kysyisi montako % 2 metriä on 5 litrasta, saahan siitäkin kyllä lukuarvon.
Myös perustelut ihmetyttää, lukema 16/27 on puhtaasti matemaattinen, mutta sitä perustellaan rajana jonka jälkeen turbiinin taakse muodostuva ylipaine alkaa häiritä.
Vaikea sanoa mitään, mutta jossain on jotain häikkää ja erilaisia tietäjiä, esimerkiksi Tuuliatlas sivusto kertoo "rohkeasti" että tuulimyllyn teho on PV = FVV = 0,5 ρ V3 A, ja sitä rataa..

Lue lisää

Kerrotko lisää niistä ko. rajan ylittävistä turbiineista. Huomaa, että laskenta pätee vain "vapaassa tilassa" olevalle roottorille. Ei siis kanavassa tms. virtausta ohjaavassa systeemissä.

Oliko nuo vuorovesialtaat tuollaisia? Miten hyötysuhde määriteltiin?

Joakim1 kirjoitti:

Kerrotko lisää niistä ko. rajan ylittävistä turbiineista. Huomaa, että laskenta pätee vain "vapaassa tilassa" olevalle roottorille. Ei siis kanavassa tms. virtausta ohjaavassa systeemissä.

Oliko nuo vuorovesialtaat tuollaisia? Miten hyötysuhde määriteltiin?

Lue lisää

Olet aikaisemminkin kompastunut samaan väärinkäsitykseesi fluidin liikkeestä suljetussa ja avoimessa tilassa.
Betzin teoreettinen kaava lähtee siitä että rajatun alan joka kohdassa on sama nopeus, jolloin ei ole merkitystä liikkuuko massa avoimessa vai suljetussa tilassa, ei fluidin kineettinen energia ei riipu siitä minkälaisessa tilassa se liikkuu.
Vain noissa perusteluissa paineen noususta turbiinin takana, viitataan avoimiin turbiineihin, vaikka juuri niissä tilanne on helpompi, siiven aiheuttaessa virtauksen suunnan muutoksen.

Linkit saat kaivella itse, tunnut muutenkin elävän vain niiden varassa, minä lähden kaljalle perjantaiseen tapaani.

Kaikkea.löytyy kirjoitti:

Olet aikaisemminkin kompastunut samaan väärinkäsitykseesi fluidin liikkeestä suljetussa ja avoimessa tilassa.
Betzin teoreettinen kaava lähtee siitä että rajatun alan joka kohdassa on sama nopeus, jolloin ei ole merkitystä liikkuuko massa avoimessa vai suljetussa tilassa, ei fluidin kineettinen energia ei riipu siitä minkälaisessa tilassa se liikkuu.
Vain noissa perusteluissa paineen noususta turbiinin takana, viitataan avoimiin turbiineihin, vaikka juuri niissä tilanne on helpompi, siiven aiheuttaessa virtauksen suunnan muutoksen.

Linkit saat kaivella itse, tunnut muutenkin elävän vain niiden varassa, minä lähden kaljalle perjantaiseen tapaani.

Lue lisää

Suljetussa tilassa on helppo päästä erinomaiseen hyötysuhteeseen. Vesivoimalat pystyvät ottamaan veden potentiaalienergian sähköksi yli 90% hyötysuhteella. Veden liike-energian muuttaminen potentiaalienergiaksi taas onnistuu helposti suurella hyötysuhteella oikein suunnitellussa kanavistossa.

Betzin raja-arvo ei päde ko. tilanteissa. Sen sijaan se pätee tuulivoimalalle tai vaikkapa veneissä käytetyille avopotkurivesigeneraattoreille.

Mielenkiinnolla odotan sitä Betzin rajan ylittävää tuulivoimalaa tai avopotkurista vesivoimalaa. Se olisi aikamoinen tiedesensaatio ja pääsisi moneen julkaisuun.

Joakim1 kirjoitti:

Suljetussa tilassa on helppo päästä erinomaiseen hyötysuhteeseen. Vesivoimalat pystyvät ottamaan veden potentiaalienergian sähköksi yli 90% hyötysuhteella. Veden liike-energian muuttaminen potentiaalienergiaksi taas onnistuu helposti suurella hyötysuhteella oikein suunnitellussa kanavistossa.

Betzin raja-arvo ei päde ko. tilanteissa. Sen sijaan se pätee tuulivoimalalle tai vaikkapa veneissä käytetyille avopotkurivesigeneraattoreille.

Mielenkiinnolla odotan sitä Betzin rajan ylittävää tuulivoimalaa tai avopotkurista vesivoimalaa. Se olisi aikamoinen tiedesensaatio ja pääsisi moneen julkaisuun.

Lue lisää

Ei ole mitään järkeä alkaa vääntää juttua hyötysuhteista tai käytännön ongelmista kun puhutaan laskennallisesta rajatapauksesta, eli Betz n limiitistä.

Betz n vakio on laskettu kaavasta k*½(v1 v2)*½(v1^2-v2^2), ja raja-arvo saadaan kun v2=v1/3 ja tulos on P=k*8/27*v1^3, tämä on se kaava jota asiantuntemattomat pitävät limiittinä fluidivirtauksesta saatavasta tehosta.

Otetaan esimerkki, 12 m/s tuuli jarrutetaan 1-vaiheessa 12 -> 6 m/s ja toisessa vaiheessa 6 -> 2 m/s, niin samalla kaavalla laskien tehoksi tulee jo suurempi kuin Betz .n mukaan.

Betz n kaava on siis vain yhden erikoistapauksen laskennallinen tulos, ei mikään limitti, ja vesiturbiinit käyvät helposti 0.6...0.8 /16/27 vastaavien kertoimien tasolla.

Tiedemaailmassa yleensä ei aiheuta mitään mullistusta tapahtuma, jos väärin tulkitun asian joku oikaisee, siinä suhteessa voit olla rauhallinen.

Kuulehan-nyt kirjoitti:

Ei ole mitään järkeä alkaa vääntää juttua hyötysuhteista tai käytännön ongelmista kun puhutaan laskennallisesta rajatapauksesta, eli Betz n limiitistä.

Betz n vakio on laskettu kaavasta k*½(v1 v2)*½(v1^2-v2^2), ja raja-arvo saadaan kun v2=v1/3 ja tulos on P=k*8/27*v1^3, tämä on se kaava jota asiantuntemattomat pitävät limiittinä fluidivirtauksesta saatavasta tehosta.

Otetaan esimerkki, 12 m/s tuuli jarrutetaan 1-vaiheessa 12 -> 6 m/s ja toisessa vaiheessa 6 -> 2 m/s, niin samalla kaavalla laskien tehoksi tulee jo suurempi kuin Betz .n mukaan.

Betz n kaava on siis vain yhden erikoistapauksen laskennallinen tulos, ei mikään limitti, ja vesiturbiinit käyvät helposti 0.6...0.8 /16/27 vastaavien kertoimien tasolla.

Tiedemaailmassa yleensä ei aiheuta mitään mullistusta tapahtuma, jos väärin tulkitun asian joku oikaisee, siinä suhteessa voit olla rauhallinen.

Lue lisää

Betzin kaava tietysti toimii vain sille sopivissa tapauksissa eikä yleisesti. Mutta tuulivoimala on juuru sille sopiva tapaus. Betzin teorian mukaisesti tuulivoimala voi ottaa ideaalitapauksessa 8/9 sen läpi virtaavan fluidin liike-energiasta, mutta sen läpi virtaa vain 2/3 siitä mitä virtaisi ilman voimalaa ko. pinta-alan läpi.

Ko. maksimihyötysuhde on siis laskettu juuri tietyllä tavalla käyttäen mukana voimalan pyyhkäisyalaa.

Kaksivaiheisessa voimalassa toisen pitäisi olla pinta-alaltaan kaksinkertainen, jotta sama massavirta menisi myös sen läpi. Samalla ko. periaatteella laskettu hyötysuhde olisi paljon huonompi, koska pinta-ala kaksi kertaistuisi, mutta teho ei.

Putkistossa ja kanavissa Betzin raja-arvo on helppo ylittää, koska kanavisto määrittää nopeuden massavirran pysyessä vakiona koko matkan. Siinä siis ei käy kuten tuulivoimalasss eli massavirta pienenee sitä enemmän mitä enemmän tuulesta otetaan kineettistä energias eli alennetaan sen nopeutta.

Kanavistossa teoreettinen raja-arvo on 100%, avoimessa tavallisen tuulivoimalan tai vastaavasti toteutetun vesivoimalan tapauksessa se Betzin 59% laskettuna voimalan suurimman pyyhkäisypinta-alan vapaan nopeuden mykaisesta liike-energiasta.

Joakim1 kirjoitti:

Betzin kaava tietysti toimii vain sille sopivissa tapauksissa eikä yleisesti. Mutta tuulivoimala on juuru sille sopiva tapaus. Betzin teorian mukaisesti tuulivoimala voi ottaa ideaalitapauksessa 8/9 sen läpi virtaavan fluidin liike-energiasta, mutta sen läpi virtaa vain 2/3 siitä mitä virtaisi ilman voimalaa ko. pinta-alan läpi.

Ko. maksimihyötysuhde on siis laskettu juuri tietyllä tavalla käyttäen mukana voimalan pyyhkäisyalaa.

Kaksivaiheisessa voimalassa toisen pitäisi olla pinta-alaltaan kaksinkertainen, jotta sama massavirta menisi myös sen läpi. Samalla ko. periaatteella laskettu hyötysuhde olisi paljon huonompi, koska pinta-ala kaksi kertaistuisi, mutta teho ei.

Putkistossa ja kanavissa Betzin raja-arvo on helppo ylittää, koska kanavisto määrittää nopeuden massavirran pysyessä vakiona koko matkan. Siinä siis ei käy kuten tuulivoimalasss eli massavirta pienenee sitä enemmän mitä enemmän tuulesta otetaan kineettistä energias eli alennetaan sen nopeutta.

Kanavistossa teoreettinen raja-arvo on 100%, avoimessa tavallisen tuulivoimalan tai vastaavasti toteutetun vesivoimalan tapauksessa se Betzin 59% laskettuna voimalan suurimman pyyhkäisypinta-alan vapaan nopeuden mykaisesta liike-energiasta.

Lue lisää

Betzin kaavan perusteet on mainittu linkissäsikin, niissä ainoat rajaukset ovat että poikkipinnan jokaisessa kohdassa virtausnopeus on sama ja loppu noudattaa Newtonin yleistä mekaniikkaa, ja lasketaan virtuaalisen hidastavan voiman tehoa. Tapaus ei siis mitenkään sovi juuri tuulivoimalaan, ei ole keinoa jolla tuulen nopeus voitaisi hidastaa alkuehtojen mukaisesti.
2-vaiheinen esimerkki oli vain yksi osoitus että kyseessä ei ole limiitti, se ei tarkoita että muilla tavoin ei rajaa voisi ylittää.

Mitä ihmettä tuo putkijuttu oikein tarkoitti, massavirta on sama, kuten myös muutetaanko virtausenergiaa painetta tai nopeutta muuttamalla.

Lisää.vääriä.luuloja kirjoitti:

Betzin kaavan perusteet on mainittu linkissäsikin, niissä ainoat rajaukset ovat että poikkipinnan jokaisessa kohdassa virtausnopeus on sama ja loppu noudattaa Newtonin yleistä mekaniikkaa, ja lasketaan virtuaalisen hidastavan voiman tehoa. Tapaus ei siis mitenkään sovi juuri tuulivoimalaan, ei ole keinoa jolla tuulen nopeus voitaisi hidastaa alkuehtojen mukaisesti.
2-vaiheinen esimerkki oli vain yksi osoitus että kyseessä ei ole limiitti, se ei tarkoita että muilla tavoin ei rajaa voisi ylittää.

Mitä ihmettä tuo putkijuttu oikein tarkoitti, massavirta on sama, kuten myös muutetaanko virtausenergiaa painetta tai nopeutta muuttamalla.

Lue lisää

Ei tuo 2-vaiheinen pääse sen parempaan hyötysuhteeseen. Toinen vaihe hidastaa eli kasvattaa poikkipinta-alaa, joka tarkoittaa myös ensimmäisen vaiheen massavirran tippumista.

No tietysti sen toisen vaiheen voi viedä tarpeeksi kauas, jolloin ensimmäisen vaiheen vanavesi on jo hävinnyt ja saadaan uudestaan se maksimissaan 59% eli yhteensä 118%. Tuossahan on sitten jo keksitty ikiliikkuja. Vai olisikohan väärin laskettu hyötysuhde?

Ympärillä olevat seinät mahdollistavat monia asioita, joita vapaassa tilassa olevalla roottorilla ei ole mahdollista tehdä. Perusongelma on se, että roottorin kohdalla nopeus on väkisin pienempi kuin tuulen nopeus. Tuosta seuraa alempi massavirta eli roottori ohjaa osan ilmavirrasta itsensä ohi. Putkessa noin ei tapahdu, vaan nopeus tulee suoraan putken paikallisesta poikkinpinta-alasta. Vapaassa tilassa muodostuu väkisin tuon Betzin teorian mukainen suppilo.

Vesivoimalassa saadaan turbiinin ympärille suuri paine-ero ja suurehko nopeus. Tuo tehdään putken poikkipinta-alaa optimoimalla. Oleellista on diffuusoriosa, jossa poikkipinta-ala kasvatetaan hitaasti ja suuri nopeus saadaan pienin häviöin talteen eli alipaineeksi turbiinin taakse. Noita olen suunnitellut ja simuloinut 10 MW vesivoimalaitokseen.

"Tehokkaimmassa voimalassa on vain yksi lapa "

Näköjään airodynaaminen tehokkuus ja kustannustehokkuus sekoittuu.

On tingittävä hyötysuhteesta, jotta saataisiin parempi kustannustehokkuus.

Minä en ymmärrä fysiikasta juuri mitään mutta käytännön kokemusta on sitäkin enempi.

Laskeppa, kun osaat tätä keinoälyä käyttää, niin paljonko tuossa tulee laakeroitua pyörivää massaa.
Joskus olen käsin pyöräyttänyt 20 tonnin paperikoneen telaa lakereillaan ja minun voimat siihen just riitti.

Mitenhän lienee onkohan tuuli tuossa minua riskimpi.

Mitä pienempi nopeus, sitä pienempi melu (käyntiääni). 1-lapainen mylly aiheuttaisi kovan metelin, jos sillä yritettäisiin saada sama teho kuin vastaavalla 3-lapaisella. Avomerelle voisi hyvin sopia, koskapa melu ei siellä niin paljoa häiritse ja myllyn rakenteen ei tarvitse olla niin vahva kestämään koviakin tuulia kuin 3-lapainen vaatisi.

Vastaaja kirjoitti:

Mitä pienempi nopeus, sitä pienempi melu (käyntiääni). 1-lapainen mylly aiheuttaisi kovan metelin, jos sillä yritettäisiin saada sama teho kuin vastaavalla 3-lapaisella. Avomerelle voisi hyvin sopia, koskapa melu ei siellä niin paljoa häiritse ja myllyn rakenteen ei tarvitse olla niin vahva kestämään koviakin tuulia kuin 3-lapainen vaatisi.

Lue lisää

Mielestäni myllyt ei melua juuri lainkaan, ääni on vain vaimeita suhahduksia. En tiedä miksi yksisiipinen meluaisi juuri sen enempää, koska ei siipiluvun vähentäminen voi nostaa kärjen nopeutta paljoakaan.

Miksi yksiapaiset myllyt ei kuormita myrskyllä niin paljoa kuin monilapainen?? Jos voimala tuottaa saman tehon, on tuuli kuormakin suunnilleen samanlainen. tai sitten yksi lapainen on selkeesti huonompi tuottoinen ja joilloin kuormitus esimerkiksi mastoonkin on heikompi. Ilman muuta kolmilapainen tuottaa paremmin kuin yksi lapainen, ja on ehdottomasti tasaisempi käyntinen, kuin yksilapainen. Yksilapaisessa tuulen lapaa kääntävä voima vaihtelee riippuen kummallako puolella tornia lapa on, joten voisi olettaa vaappumista Mutta jos on yhden megawatin kolmilapainen mylly ja samantehoinen yksilapainen , on tuulikuorma sama, ellei jopa isompi yksilapaisessa toispuolisesta kuormasta johtuen.

Niin kyllä se on sellainen juttu että pinta-alaa on oltava ja paljon jotta yleensä saadaan tuota pyyhkäisypinta-alaa. Ei nuo riukulapaiset potkurit pyöritä normaalituulissa yhtään mitään, kun eivät jaksa lähteä aluun.
Siipiä pitää olla ja paljon jotta saadaan tuota pinta-alaa alkuunlähtöön. Miksi purjeveneeseen laitetaan noita
lakanoita neliö tolkulla , miksi ei laiteta lattana tolppa pystyyn ja vneillään sillä, siksi kun vene ei liiku mihinkään. Kyllä se tuleva ilmavirta törmää yhtälailla siihen pysäytettyyn tuuleen joka välittää voiman siipeen ja lapaan ja vaikka purjeeseen, siitä on turha kinata. Oli se minkälainen propelli tahansa niin
kyllä se myrskylukemissa aina tehoa tuottaa mutta mikä tuottaa vienossa tuulessa niin se onkin sitten
toinen juttu, ja sitä ollaan hakemassa, periaatteessa sitä että ei tuule lainkaan ja energiaa tulee
pilvin pimein, näin on.

remie kirjoitti:

Niin kyllä se on sellainen juttu että pinta-alaa on oltava ja paljon jotta yleensä saadaan tuota pyyhkäisypinta-alaa. Ei nuo riukulapaiset potkurit pyöritä normaalituulissa yhtään mitään, kun eivät jaksa lähteä aluun.
Siipiä pitää olla ja paljon jotta saadaan tuota pinta-alaa alkuunlähtöön. Miksi purjeveneeseen laitetaan noita
lakanoita neliö tolkulla , miksi ei laiteta lattana tolppa pystyyn ja vneillään sillä, siksi kun vene ei liiku mihinkään. Kyllä se tuleva ilmavirta törmää yhtälailla siihen pysäytettyyn tuuleen joka välittää voiman siipeen ja lapaan ja vaikka purjeeseen, siitä on turha kinata. Oli se minkälainen propelli tahansa niin
kyllä se myrskylukemissa aina tehoa tuottaa mutta mikä tuottaa vienossa tuulessa niin se onkin sitten
toinen juttu, ja sitä ollaan hakemassa, periaatteessa sitä että ei tuule lainkaan ja energiaa tulee
pilvin pimein, näin on.

Lue lisää

Niin paljon ratkaiseen siiven nopeus ilmavirrassa. Suurien myllyjen lapa menee 100m/s siis karki.
Purjevene menee ilmavirtaan nahden poikittain ehka vain 3m sekunnissa siis puhun nyt entis aikojen suurista purjelaivoista, nykyiset kilpaveneet menevat jo jopa 15m/s sekunnissa

Helppo vertaus, purjelentokone tippuisi lentoasennossaan aikamoista nopeutta vaikka siivet olisi poikittain. ja jos pyrsto ei kaantaisi konetta nokka alaspain ei siita huolimatta pudotuksesta selviaisi hengissa. Kummasti alkaa siiven noste paranemaan kun purjekone liikkuu eteenpain vajoamis nopeus putoaa 0,5m sekunnissa. Samoin entisajan laskuvarjot, pallokuvut, putosivat suurella nopeudella,. nykyaikaiset liitovarjot putoavat sayseammin vaikka kaveri ei tekisi mitaan, eteenpainnopeus on kylla suuri, mutta vajoamis nopeus on pieni.

Purjevene on liian paikallaan jolloin purjeen ymparilla on sama hairiintynyt ilmavirtaus koko ajan. tuulimyllyn siipi saa koko ajan uutta puhdasta ilmaa jonka nopeutta siipi hidastaa.
Vertaus Tee potkuri kapea kolmilapainen pudota se nopeus hidastuu paljon jos laitat sen pyorimaan, vaikka lavoissa ei olisi kayryytta ollenkaan, olisi siis tasomaisia.
Kuvittele putki tayteen kuulia niin etta kuulat rivit voisivat vapaasti pudota toistensa ohitse. kun potkuri ei liiku vain ne kuularivit ovat paikoillaan joiden edessa lapa on, muuta tippuvat nopeasti pois, ja kohta koko putki on tyhja. Jos laitat potkurin pyorimaan jokainen kuularivi seisottuu hetkeksi ennen kuin jatkaa matkaa jolloin mikaan kuulista ei paase putoamaan vapaasti. putki tyhjenee todella hitaasti. purjeveneesi on paikallaan oleva lapa valtameren putkessa, ilmaa virtaa vapaasi ohi ja paljon. tuuli mylly kapeista lavoista huolimatta seisottaa koko pyyhkaisyalallaan olevia ilmamolekyyleja "kuulia" siita sen tehokkuus.

tryudiihhhfhf kirjoitti:

Niin paljon ratkaiseen siiven nopeus ilmavirrassa. Suurien myllyjen lapa menee 100m/s siis karki.
Purjevene menee ilmavirtaan nahden poikittain ehka vain 3m sekunnissa siis puhun nyt entis aikojen suurista purjelaivoista, nykyiset kilpaveneet menevat jo jopa 15m/s sekunnissa

Helppo vertaus, purjelentokone tippuisi lentoasennossaan aikamoista nopeutta vaikka siivet olisi poikittain. ja jos pyrsto ei kaantaisi konetta nokka alaspain ei siita huolimatta pudotuksesta selviaisi hengissa. Kummasti alkaa siiven noste paranemaan kun purjekone liikkuu eteenpain vajoamis nopeus putoaa 0,5m sekunnissa. Samoin entisajan laskuvarjot, pallokuvut, putosivat suurella nopeudella,. nykyaikaiset liitovarjot putoavat sayseammin vaikka kaveri ei tekisi mitaan, eteenpainnopeus on kylla suuri, mutta vajoamis nopeus on pieni.

Purjevene on liian paikallaan jolloin purjeen ymparilla on sama hairiintynyt ilmavirtaus koko ajan. tuulimyllyn siipi saa koko ajan uutta puhdasta ilmaa jonka nopeutta siipi hidastaa.
Vertaus Tee potkuri kapea kolmilapainen pudota se nopeus hidastuu paljon jos laitat sen pyorimaan, vaikka lavoissa ei olisi kayryytta ollenkaan, olisi siis tasomaisia.
Kuvittele putki tayteen kuulia niin etta kuulat rivit voisivat vapaasti pudota toistensa ohitse. kun potkuri ei liiku vain ne kuularivit ovat paikoillaan joiden edessa lapa on, muuta tippuvat nopeasti pois, ja kohta koko putki on tyhja. Jos laitat potkurin pyorimaan jokainen kuularivi seisottuu hetkeksi ennen kuin jatkaa matkaa jolloin mikaan kuulista ei paase putoamaan vapaasti. putki tyhjenee todella hitaasti. purjeveneesi on paikallaan oleva lapa valtameren putkessa, ilmaa virtaa vapaasi ohi ja paljon. tuuli mylly kapeista lavoista huolimatta seisottaa koko pyyhkaisyalallaan olevia ilmamolekyyleja "kuulia" siita sen tehokkuus.

Lue lisää

Aika hieno vertauskuva, vaikka menikin hetki tajuta näin illan kähmässä. Asioista mitään ymmärtämättä, totean heti alkuun että olette selvästi viisaampia kuin minä, ja seuraava kannanottoni voi olla ns. tuulesta temmattu.

Lähdin tänne selvittämään miksi tuulimyllyissä on juuri 3-lapaa. Itse ajattelin etukäteen niinkin yksinkertaisesti, että kolme lapaa on pienin määrä lapoja, joilla akseli on kokoajan tasapainossa. Kahden tai yhden lavan tuulimyllyn tuntuisi hukkaavan jonkin verran energiaansa kitkaan, joka syntyy lavan juuressa olevaan laakeriin kun lapa altistuu 180° matkalla maan vetovoimalle. Vetovoima antaa hetkellisesti tietyssä vaiheessa pyörähdystä boostin, joka kylläkin kumoutuu taas puolen kierroksen jälkeen. Luulisi edellämainitun rykäyksen aiheuttavan tarpeettoman kitkan lisääntymisen. Olenko täysin pihalla?

Ei ole keksitty moisia akkuja tai tapaa johon sopisi esim tunnin 3MW tuulimyllyn myrskyllä tuottama energia.
Ei ole mitään syytä että lavat leveneisi päistään, ei se tehoa parantaisi.