Na FreeHostingu Endora běží desítky tisíc webů. Přidejte se ještě dnes!

Postup výpočtu větrné elektrárny

1. Výpočet průměru a otáček VE

Nejprve si určíme pro jakou rychlost větru budeme VE navrhovat. Není vhodné volit tuto rychlost větší než je 2.5 nasobek průměrné rychlosti větru. Někdy se ale volí tato rychlost menší aby se dodržela dodávka elektrické energie co nejplynulejší.
S touto rychlostí přimo souvisí i jmenovité otáčky VE, takže pokud zvolíte jmenovitou rychlost příliš malou, tak při silnějším větru se vám zvýší otáčky na hřídeli generátoru nad úroveň kterou dokážete efektivně využít. Jelikož výkon VE roste s třetí mocninou rychlosti větru, je třeba vzít v úvahu skutečnost, že když zvolíte jmenovitou rychlost větší, které se moc často nedosahuje, tak i tak její energetický zisk bude značný.
Rychloběžnost volíme mezi hodnotou 4 a 7. Větší rychloběžnost je vhodná pro genrátory el. energie, které většinou vyžadují velké otáčky, takže nemusíme volit velký převodový poměr na převodovce. Větší rychloběžnost taky znamená menší poměrné zaplnění rotoru a tudíž menší hmotnost rotoru.
Menší rychloběžnost zlepšuje startovatelnost za slabého větru. Což je způsobeno menším úhlem mezi profilem a dopadem větru když rotor stojí, tudíž většího momentu otáčení při rozběhu. Také délka tětivy se zvětšuje při zmenšování rychloběžnosti a tudíž se zvětšuje plocha obtékaná vzduchem. Větší rychloběžnost taky vyžaduje přesnější dodržení profilu při výrobě.
Výpočet výkonu, otáček:

Je třeba si uvědomit, že zvyšováním průměru roste výkon s druhou mocninou ale klesají otáčku (lineárně). Součinitel výkonu volíme podle grafu uvedeném v sekci základy teorie. Je ale nutno říct, že tato hodnota je dosažitelná jen u profesionálních velkých větrných elektráren. Takže v kutilských podmínkách bude c_p spíš někde mezi 0.2-0.35, dále je nutno vzít v úvahu také účinnost generátoru el. energi a také ztráty v převodovce.

2. Volba profilu

Profil volíme jeden z již zmiňovaných profilů. Bereme taky zřetel na pevnost a vaši schopnost daný profil vyrobit a dodržet tvar (volíme spíš jednodužší, třeba s rovnou spodní hranou).

3. Výpočet úhlu lopatky

Úhel natočení profilu je složen z úhlu dopadu vzduchu a úhlu ideálního náběhu. Úhel dopadu vzduchu vypočítáme složením rychlosti větru a rychlosti otáčení. Pro rychlost větru bereme hodnotu v₁=2/3*v, což je rychlost proudu vzduchu po odebrání energie rotorem. Úhel ideálního náběhu určíme z polárního grafu.

List si rozdělíme na menší části, u paty rotoru hustěji. U každé části vypočítáme úhel γ (úhel mezi tětivou profilu a rovinou rotoru).

4. Výpočet délky tětivy

Po jednotlivé části pro které jsme počítali úhel mezi tětivou a rovinou rotoru, vypočítáme i délku tětivy.

Výpočet

Poloměr [m]	Úhel γ [°]	Tětivy [cm]
0.05	66.4	130.7
0.1	50.1	111.7
0.15	38.6	92.8
0.2	30.7	77.5
0.25	25.1	65.7
0.3	21	56.7
0.35	17.9	49.7
0.4	15.4	44.2
0.45	13.5	39.7
0.5	11.9	36
0.55	10.6	32.9
0.6	9.5	30.3
0.65	8.6	28.1
0.7	7.8	26.1
0.75	7.1	24.4
0.8	6.5	23
0.85	5.9	21.6
0.9	5.4	20.5
0.95	5	19.4
1	4.6	18.5

Vítr [m/s]	P [W]	n [min^-1]	Tlak [N]
2	4	95	7
2.5	8	119	10
3	14	143	15
3.5	22	167	20
4	32	191	26
4.5	46	215	33
5	63	239	41
5.5	84	263	49
6	109	286	59
6.5	138	310	69
7	172	334	80
7.5	212	358	92
8	257	382	105
8.5	309	406	118
9	366	430	132
9.5	431	454	148
10	503	477	164
11	669	525	198
12	869	573	235
13	1104	621	276
14	1379	668	320

Délku tětivy blíže k ose si musíte upravit, jelikož zde vychází značně velká. Tato část se stejně na výkonu moc nepodílý, má vliv hlavně na rozběh rotoru. Dále budete muset u osy rotoru modifikovat profil tak aby měl větší pevnost a vydržel namáhání.
Tlak [N] je síla kterou vyvolává vítr na rotor. Tato hodnota se dá použít při konstruování zařízení pro regulaci VE za silného větru.

Profil:	α=3°, c_y=0.9
Průměr rotoru:	[m]
Počet lopatek:
Rychloběžnost:
C_p: