CC BY
47
УДК 621.311.245
ВЫБОР РАБОЧЕЙ СКОРОСТИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ДОИЛЬНЫХ ПЛОЩАДОК (ДЛЯ УСЛОВИЙ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ)
© 2011 г. С.М. Воронин, Л.В. Бабина
Для установления рабочей скорости ветра определены удельная мощность ветрового потока, ометаемая площадь ветроколеса, время фактической зарядки аккумулятора, построены графики зависимостей этих величин от скорости ветра. Установлена рабочая скорость ветра для резервной ветроэлектростанции для доильных площадок, которая составляет 6 м/с.
Ключевые слова: скорость ветра, удельная энергия, время заряда аккумулятора, энергия ветра.
For an establishment of wind working speed specific capacity of a wind stream, blown the wind-wheel area, time of an actual battery charging are defined. Dependence diagrams of these values from wind speed are made. Wind working speed of the reserve power station of milking platforms making 6 m/s is established.
Key words: wind speed, specific energy, accumulator charge duration, wind energy.
Во время бесперебойной работы основного источника электроэнергии ветро-установка будет заряжать аккумулятор. Фактическое время зарядки аккумулятора, мощность ветроэнергетической установки, а также ее размеры зависят от рабочей скорости ветра. Наибольшую энергию ветро-установка будет выдавать при определенной скорости ветра. Для того чтобы определить рабочую скорость ветроэнергетической установки, необходимо рассмотреть следующие зависимости: зависимость вырабатываемой энергии ветра от его скорости, зависимость отношения энергии ветра к ометаемой площади от его скорости, зависимость времени зарядки аккумулятора от скорости ветра.
Удельная мощность ветрового потока определяется из следующего выражения:
N = р В 2
где \р - скорость ветра, м/с.
Энергия ветра за время между отключениями:
Е=Ыв • ф,
где Тф - время, за которое не произойдет отключение, ч.
Фактическое время зарядки определяется по следующей формуле:
Тф=т3
где тз - время между отключениями, Тз=168 ч;
р(у>ур) - вероятность того, что скорость ветра будет больше рабочей скорости.
Зависимость вырабатываемой энергии от рабочей скорости ветра показана на рисунке 1.
Из графика на рисунке 1 следует, что рабочая скорость ветра, при которой энергия максимальна, находится в диапазоне 6...9 м/с.
Размеры, а следовательно, и стоимость ветроустановки зависят от ометае-мой площади. В зависимости от мощности ветроустановки ометаемая площадь определяется по формуле
Е
F =
i ВК
потр
N ^
В ф
где Епотр - потребляемая энергия, кВт- ч.
Потребляемая энергия определяется следующим образом:
E.
С А U
N -г
В * ф
где Са - емкость аккумуляторной батареи, А-ч;
U - напряжение, В.
Вестник аграрной науки Дона
4(16)2011
5
К л
ч
и «
<и а и л
£ ю
ей
6
Л
га
ЕТ Н
«
К и СР и К
к и СР и К
(П %
и й И л
Н с^
й а
ю -г?
Й ЕГ & Н
га и
7 6 5 4 3 2 1 0
1 6 8 10 12 14 16 18
Скорость ветра, м/с
Рис. 1. Зависимость энергии ветра от скорости ветра
7 6 5 4 3 2 1 0
\ 6 8 10 12 14 16 18
Скорость ветра, м/с
Рис. 2. Зависимость отношения энергии ветра к ометаемой площади от скорости ветра
Так как вырабатываемая энергия зависит от рабочей скорости ветра, которая определяет и ометаемую площадь ветроко-леса, то представляет интерес удельный показатель вырабатываемой энергии к оме-таемой площади (рис. 2).
Как видно из приведенного графика (рис. 2), функция вырабатываемой энергии зависит от распределения скоростей ветра и имеет явно выраженный максимум 6.. .9 м/с.
На рисунке 3 приведена зависимость фактического времени заряда аккумулятора от рабочей скорости ветра.
о й F
M
H
180 160 140 120 100 so 60 40 20
u 4 6 S 10 12 14 16 IS
Скорость ветра, м/с
Рис. 3. Зависимость времени фактической зарядки аккумулятора от скорости ветра
Из рисунка 3 следует, что скорость ветра равна 6 м/с.
Выводы
1. Вырабатываемая энергия и удельная энергия достигают экстремальных значений при одной и той же скорости ветра, находящейся в диапазоне 6.9 м/с.
2. С учетом времени зарядки аккумулятора рекомендуется принимать для резервных ветроэлектростанций рабочую
скорость 6 м/с. Фактическое время заряда аккумулятора при такой рабочей скорости ветра - 80 часов.
Литература
1. Воронин, С.М. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии / С.М. Воронин. - Зерноград: ФГОУ ВПО АЧГАА, 2008.
Сведения об авторах Воронин Сергей Михайлович - д-р техн. наук, профессор кафедры энергетики Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8(86359)42-4-00.
Бабина Любовь Витальевна - аспирантка кафедры энергетики Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). E-mail: [email protected].
Азово-
Information about the authors Voronin Sergey Mkhailovich - Doctor of Technical Sciences, professor of the power engineering department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359)42-4-00.
Babina Lubov Vitalievna - post-graduate student of the power engineering department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359)42-4-00. E-mail: [email protected].
