風力渦輪機能夠產出多少可利用的能源,尤其是在無風的天氣?這個問題一直困擾著工程師并影響著潛在用戶的決定。伊朗科技大學機械工程系Abolfazl Ahmadi和Mehdi Ali Ehyaei已經(jīng)對風力發(fā)電的"能量"進行了調查。他們的研究成果已經(jīng)發(fā)表于近期出版的International Journal of Exergy。可用能是在熱力學中用以評價能量品位的參數(shù)。
風是最古老的可再生能源資源之一。風扇葉片轉動捕捉風能,并轉換成有用的能源。現(xiàn)代的風力發(fā)電機組利用這一概念產生電力來驅動其他地方的裝備。風輪機大小不同,從幾千瓦的小型住宅應用到超過5 MW的工業(yè)規(guī)模發(fā)電。
Ahmadi和Ehyaei指出,風力發(fā)電機組不得不與許多其他能源來源競爭,主要是化石燃料,還有其他可再生能源,如太陽能和生物質技術。因此,風力發(fā)電機必須具備成本效益,以符合環(huán)保效益。
風輪機的設計必須滿足負荷要求,并以最低成本產出能量。為了解決這一成本問題,必須要優(yōu)化性能特征,如輸出功率與風速或與轉子角速度。有用能分析是看系統(tǒng)產出能源的"質量"。研究人員認為,通常情況下,風速超過9米每秒被認為與風輪機有用能計算無關緊要,最初的研究沒有將進行歷史分析所需的所有因素考慮進去。
他們現(xiàn)在已經(jīng)制定了一套改進的風輪機能量分析,將風力動能考慮得更為詳細。他們的方法是提供一種風輪機運行時如何丟失潛在能量的模式。接著,提出了一種優(yōu)化風輪機三個主要參數(shù)(切入、額定< rated >和折尾< furling >風速)的方法,以便在任何特定風速(從微風到狂風)下,在風輪機安全運行參數(shù)內最大限度地利用能量。
他們已經(jīng)在伊朗風速不同的兩個城市Tehran和Manjil開展了一項風力發(fā)電機組能量分析。Tehran平均風速低,而Manjil是一個多風的城市。他們的公式可以提供風輪機轉速優(yōu)化值(改變取決于風速)。結果表明,這兩個地區(qū)理論上效率提高20%,"浪費"掉的能量減少80%。(李桂菊 編譯)