Jokainen teistä varmaan tietää tuulivoimalan ja niiden hyötysuhteen. Tai kuvitteleee tietävän. Miksi tuulivoimalan hyötysuhde on maksimissaan kuitenkin vain 59,3 % ?
Tuulivoima
martta0
101178
0Äänestä
Muut lukivat myös
Odottaa vastausta
Näihin keskusteluihin ei ole vielä vastattu. Ole ensimmäinen.
Vastaukset 10
Vanhimmat
Betz:in laki kertoo vain kuinka paljon roottorin (tai sitä ympäröivän/edeltävän ilmanohjaimen ) läpi virtaavan ilman liike-energiasta oleva turbiini pystyy ottamaan talteen akselille. Kyse ei ole hyötysuhteesta.
Hyötysuhde olisi esim akselitehon ja ilmasta otetun tehon suhde, mikä on helposti yli 80%, jos siihen pyritään.
http://fi.wikipedia.org/wiki/Hy%C3%B6tysuhde
Mekaaninen hyötysuhde η (eeta) määritellään:
\eta = \frac{W_2}{W_1} = \frac{P_2}{P_1} ,
missä W1 on koneeseen syötetty työ ja W2 on koneen tekemä työ
Tuuliturbiinin tapauksessa W1 on ilmasta otettu energia, eikä suinkaan ilmavirtauksen alunperin sisältämä energia. Betzin laki taas vertaa nimenomaan akselita saatavaa työtä ilmavirtauksen alunperin sisältämään energiaan, joten kyse ei ole hyötysuhteesta, vaan tehokertoimesta Cp
Esim ilmalämpöpumppujen COP on usein yli yhden, eikä siinäkään ole kyse hyötysuhteesta.
Ilmalämpöpumppujen COP ja tuuliturbiinien CP ovat yleisimmin hyötysuhteeseen sotkettuja termejä.
Ja kummallakaan niistä ei ole mitään tekemistä hyötysuhteen kanssa. Sekä Cp, että COP cvoivat olla yli yhden, kun tilanne valitaan sopivasti. Cp saadaan yli yhden silloin, kun turbiini liikkuu akselin suunnassa, eikä ainoastaan pyöri. Tällöin turbiini tuottaa akselitehoa myös täysin tyynessä ilmassa, jolloin Cp on ääretön (=W2/0), mutta hyötusuhde jää selvästi alle 100%.
Siis juuri toisinpäin, hyötysuhde on 20% kun otetaan huomioon ensin turbiiniin tuottama hyöty ja siihen vielä sen todellinen käyttö niiin hyötysuhde jää 20%:iin (valtion odotusarvo on noin 30%).
Tuulesta otettu 100% tehohan merkitsee että tuuli tyyntyy täysin. Jos on tyyntä, ei uutta ilmaa pääse roottorille ollenkaan. Noin se karkeasti menee, tuulta on pakko päästää karkuun tuon prosentin verran jotta virtaus säilyy roottorissa
Tuon tuostakin saamme lukea "läpimurroista" kuinka tuulimyllyn hyötysuhte on moninkertaistettu.
Eipä vaan ole löytynyt kolmisiipisen voittajaa.
eikös teoriassa yksisiipinen vastapainolla olisi tehokkain?
Jostain moista lukenut, mutta miksei niitä ole käytössä?
Yhtä lapaa on hankala saada tasapainoiseksi ja vääntämättömäksi. Noista syistä kolmilapainen on yleisin, vaikka sillä vaihteistohäviöt ovatkin suurempia.
" Tuulesta otettu 100% tehohan merkitsee että tuuli tyyntyy täysin. Jos on tyyntä, ei uutta ilmaa pääse roottorille ollenkaan. "
Niin, ja kun pistät ämpärin suu aukon suoraan tuulta kohti ja sen roottorin lähelle ämpärin pohjaa, ei siellä virtaa lainkaan. Jos sitten otat tuosta nollavirtauksen sisältämästä tehosta 100% talteen, tuottaa voimala 100% nollasta eli nolla wattia. Helpostihan tuo onnistuu, ei mitään ongelmaa ottaa 100% tehosta akselille.
" tuulta on pakko päästää karkuun tuon prosentin verran jotta virtaus säilyy roottorissa "
Paljonko on "tuon prosentin verran" ylläolevassa ?
Onko se mielestäsi 59.3 %, (100-59.3) % vaiko kenties sittenkin 33.33333 % ?
No se johtuu vain siitä, ettei väitteen esittäjä, eikä lukija kumpikaan ymmärrä mitä hyötysuhde tarkoittaa.
Eikä myöskään sen median vastaava päätoimittaja, jossa väite esitetään.
Todellisuudessa tuulivoimalan valmistajaa ei hyötysuhde kiinnosta lainkaan, eikä myöskään voimalkan omistajaa. molempia kiinnostaa voimalan tuottama energia vuodessa, sekä voimalan hinta ja käyttökulut sekä tuet, joista ko firmojen voitot syntyvät. Hyötysuhteella ei ole mitään vaikutusta mihinkään edellä mainituista, joten se ei kiinnosta, eikä ole syytäkään kiinnostaa minkään verran.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2f/Ratio.gif
Kuvassa näkyy tuo Betzin lain määräämä maximi tehokerroin eli coefficient of performance, jolla ei ole yhtään mitään yhteyttä hyötysuhteeseen.
Aika huippuun laskettu arvo on toi 59,3%
Riippuu aika paljon siitä, mitä tolla tarkoitetaan, mutta jos hyötysyhteella tarkoitetaan tuulimyllyn tuottamaa sähkötehoa verrattuna roottoripinnan alalla vaikuttavaan tuulen tehoon, on tulos aika lailla yliammuttu.
Itse roottorin hyötysuhde voi teoriassa, jollakin tuulennopeudella ja kierrosluvulla, olla tuota luokkaa, mutta silloin ollaan vasta akselitehossa, joka ei vielä ole hyödynnettävissä kuten sähkö.
Ensinnäkin, tuulimyllyjen toteutustapoja on useita, jotka kaikki aiheuttavat tehohäviöitä useassa eri vaiheessa.
Tehoon ja hyötysuhteeseen voivat vaikuttaa mm:
Roottorin hyötysuhde. 0-60%
Akselin laakerit.
Lapakulmien säätö.
Lapojen lämmitys.
Roottorin kääntö.
Vaihteisto. 80-95%
Generaattorin hyötysuhde (Hukkalämpö ja tuuletusteho) 70-95%
Magnetointi ja loistehonsäätö
Sähkön taajuus/jännitemuuttajat/tehon säätö
Sähkön siirtohäviöt.
Mittaus jä säätölaitteet.
Jne....
Mutta paljon enemmän vuotuiseen tuottoon vaikuttaa se että kun ei tuule niin ei tuule.
Vuodessa on n. 100 päivää jolloin mylly tuottaa yleensäkkään mitään (Merellä vähän enemmän, sisämaassa vähemmän)
Karkeasti arvioiden tuulimyllyn tuottaman sähkön arvo euroina nykyisellä sähkön hinnalla on n.
40 eur /vuodessa / roottorin pyyhkäisypinnan neliö.