Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Szélenergia. Szél mint energiaforrás Mi a szél? A levegő megközelítőleg horizontális mozgása a szél, amit a föld felszínén létrejövő hőmérsékletkülönbségek.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Szélenergia. Szél mint energiaforrás Mi a szél? A levegő megközelítőleg horizontális mozgása a szél, amit a föld felszínén létrejövő hőmérsékletkülönbségek."— Előadás másolata:

1 Szélenergia

2 Szél mint energiaforrás Mi a szél? A levegő megközelítőleg horizontális mozgása a szél, amit a föld felszínén létrejövő hőmérsékletkülönbségek okoznak. A szél mindig a magasabb hőmérsékleti pontokból fúj a hidegebb felé.

3 Szél mint energiaforrás A szél tulajdonságait (sebesség nagysága, iránya; áramlás jellege) befolyásoló tényezők: Természetes akadályok (domborzati viszonyok) Mesterséges akadályok (építmények)

4 Szélerőgépek munkavégzése Áramlástani alapfogalmak: Szélerőgépek a rajtuk átáramló levegő mozgási energiáját alakítják át munkává. A szél munkavégző képességének vizsgálata során elhanyagolandó: –szélerőgép ellenállása; –levegősugár kibővülése a szélerőgép mögött; –szélerőgép hatásfoka; –légáram mozgási energiájának csökkenése.

5 Szélerőgépek munkavégzése Áramlástani alapfogalmak: Szélerőgép felületén időegység alatt átáramló légtömeg: A - szélerőgép aktív felülete, m 2 ρ - a levegő sűrűsége, kg/m 3 v 0 - a szélkerék előtti zavartalan szélsebesség, m/s

6 Szélerőgépek munkavégzése Áramlástani alapfogalmak: Levegőáram mozgási energiája (elméleti teljesítmény): A - a széllel szembeni felület, m 2 ρ - a levegő sűrűsége, kg/m 3 v 0 - a szélkerék előtti zavartalan szélsebesség, m/s

7 Szélerőgépek munkavégzése Áramlástani alapfogalmak: : A szél munkavégző képességének vizsgálata során figyelembe véve: –a szélerőgép ellenállása; –és hogy a szélerőgépet elhagyó légtömeg mozgási energiája nem hasznosítható; meghatározható a szélből kinyerhető effektív teljesítmény.

8 Szélerőgépek munkavégzése Áramlástani alapfogalmak: : Szélerőgép síkjában kialakuló légsebesség:,m/s Szélerőgép felületén időegység alatt átáramló légtömeg:,kg/s Effektív teljesítmény:,W

9 Szélerőgépek munkavégzése Áramlástani alapfogalmak: : Az effektív teljesítménynek adott v 0 esetén akkor van maximuma, ha v ki =v be /3. M aximális effektív hatásfok: Ahol 16/27 az elméleti maximális teljesítménytényező, vagy Betz-féle viszonyszám. Jelentősége: kimondja, hogy a levegő mozgási energiájának maximum 60%-a hasznosítható szélerőgépben még akkor is, ha a mechanikai veszteségtől eltekintünk.

10 Szélenergia potenciál Légmozgásban megtestesülő teljesítmény: 1,5 PW (troposzféra) Alsóbb rétegekben kiaknázható: 15 TW ( m) Ebből szárazföldre jut: 3 TW (149 millió km 2 ) Ebből Magyarországra jut: 1,8 GW (93000 km 2 )

11 Szélenergia potenciál A szélenergia évi készlete: – elméleti: kb TWh/év villamos energia egyenérték – műszakilag hasznosítható: kb TWh/év villamos energia egyenérték (2%)

12 Szélenergia potenciál A szél energiaértéke A szélsebesség gyakorisága és átlagértéke a helytől erősen függ. Sebességek gyakorisága: Weibull k: alaktényező c. skálázási paraméter 1,5

13 Szélenergia potenciál A szél energiaértéke A szélsebesség (v sz ) magasságtól való függése. h - magasság; v sz - szélsebesség; “0” index valamely ismert magasságban összetartozó értékekre utal;  – szélprofil kitevő

14 Szélenergia potenciál A szél energiaértéke A szél teljesítménysűrűsége: elméleti: 5-15 m/s [W/m 2 ] >25 m/s hasznosításból ki kell zárni gyakorlati: 5-15 m/s [W/m 2 ] >25 m/s hasznosításból ki kell zárni Nagy szélerőművek fajlagos területigénye átlagosan 1 km 2 /MW.

15 Szélenergia-átalakítók Csoportosítás a tengely és a felállítás síkja közti viszony alapján : vízszintes tengelyű gépek függőleges tengelyű gépek

16 Szélenergia-átalakítók Szélkerekek vizsgálata Gyorsjárási tényező ( ): u- kerületi sebesség, v - szélsebesség. Teljességi fok (  ): N - lapátok száma N - lapátok száma C - lapáthúr, C - lapáthúr, R - sugár. R - sugár.

17 Szélenergia-átalakítók Szélkerekek vizsgálata Az egyes szélerőgépekre vonatkozó tulajdonságok: Teljesítmény: Nyomaték: Axiális tolóerő:Fordulatszám: Összhatásfok: C p - teljesítménytényező; C m - nyomatéktényező; C w - toló, ill. ellenállástényező; R - lapátcsúcs sugara

18 Szélenergia-átalakítók Gyorsjárási tényező és teljességi fok közötti kapcsolat:

19 gyorsjárási tényező, λ teljesítménytényező, C p

20 Szélerőgép jelleggörbéje szélsebesség, m/s relatív teljesítmény, % névleges gen. telj. a szél teljesítménye elméletileg hasznosítható indulási sebesség leállítási sebesség

21 Szélerőgép termelése szélsebesség ENERGIA TELJESÍTMÉNY GYAKORISÁG

22 Vízszintes tengelyű gépek Csoportosítás Egy- és kétlapátos típus: inditónyomatéka kicsi ezért indításához lapátszög- változtatás szükséges; nagy a gyorsjárási tényezője( ) jó hatásfok. Farm típusú szélkerekek: magas teljesítmény-tényező; nagy felület miatt 8-10 m/s-nál le kell állítani. Általános probléma: A rotor szélirányra merőleges beállítása magas v sz esetén.

23 Vízszintes tengelyű gépek Felépítés (HAWT) – Torony – Gondola – Generátor – Fék – Tengelykapcsoló – Yaw vezérlő – Rotor

24 Vízszintes tengelyű gépek Gondola felépítése (HAWT) 1. Gondola 2. Hangtompító 3. Váz 4. Generátor 5. Kontrol panel 6. Hidraulikus fék 7. Tengelykapcsoló 8. Hangtompító 9. Olajhűtő 10. Rotor tengelye 11. Yaw vezérlő 12. Dőlésszög vezérlő 13. Rotor 14. Orrkúp

25 Függőleges tengelyű gépek Csoportosítás Elsődlegesen közegellenállást hasznosító gépek: (Savonius kerekek, csak ellenállás-tényezőt hasznosító kerék, szélfogó kanalas anemométer) Darrieus típusú gépek: olcsó konstrukció; széliránytól független üzem; tág működési tartomány ( m/s).

26 Szélerőmű parkok Elhelyezkedés A parkok elhelyezkedése törvényben szabályozott és országonként eltérő lehet (Mo): Parkok elhelyezése: lakott területtől oszlop magasság x15; aszfaltúttól mért minimális távolság 100m; földútnál általában 25m. Parkok kialakítása: turbinák minimális távolsága egymáshoz képest (torony+lapát)x 2,5.

27 Szélerőmű parkok uralkodó szélirány minimális távolság szélgép helye Nincs jellemző (uralkodó) szélirány Van jellemző (uralkodó) szélirány

28 Szélenergia hasznosítás Szélsebesség eloszlása a világon átlagos szélsebesség m/s, 10 m magasságban,

29 Szélenergia hasznosítás Világ helyzete

30 Szélenergia hasznosítás Európa helyzete 2011-ben, beépített teljesítmény

31 Szélenergia részaránya a villamosenergia-termelésben

32 Lehetőségek 2030-ig elérhető elméleti éves energiatermelés

33 Átlagos szélsebesség és irány, 10 m ( )

34 Szélenergia hasznosítás Magyarország helyzete S zélerő térkép 70 m magasságban

35 Szélenergia hasznosítás Magyarország helyzete Nyári-téli uralkodó szélirányok és szélsebességek területi megoszlása

36 Szélenergia hasznosítás Magyarországon létesített szélerőművek Kulcsi szélturbina építése Kulcsi szélturbina építése

37 Szélenergia hasznosítás Technológia előnyei: – TISZTA energia; – alacsony üzemeltetési költség; – alacsony externális költség.

38 Szélenergia hasznosítás Technológia hátrányai: – zajhatás (lapátok száma, sebesség); – vizuális szennyezés (tájképformálás); – elektromágneses zavarás (üvegszállal merevített műanyag); – madárpusztulás.

39 Szélerőműves teljesítőképesség Forrás: IEA: World Energy Outlook 2011, p.185 Az új energiapolitika forgatókönyve alapján GW

40 Szélerőműves villanytermelés, EU-27, 2020-ra Forrás: EWEA: EU Energy Policy to 2050, március Magyarország TWh


Letölteni ppt "Szélenergia. Szél mint energiaforrás Mi a szél? A levegő megközelítőleg horizontális mozgása a szél, amit a föld felszínén létrejövő hőmérsékletkülönbségek."

Hasonló előadás


Google Hirdetések