Выбор рабочей скорости ветроэнергетической установки для доильных площадок (для условий Ростовской области)

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 в = р v P , где v р – скорость ветра, м/с.

Энергия ветра за время между отключениями:

E=N В · τ ф , где τ ф – время, за которое не произойдет отключение, ч.

Фактическое время зарядки определяется по следующей формуле:

τф=τз р(v≥vp), где τз – время между отключениями, τз=168 ч;

р(v≥v p ) – 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 опре- деляется по формуле

ғ

ВК

E

потр

Nr Т

Вф где Епотр – потребляемая энергия, кВт·ч.

Потребляемая энергия определяется следующим образом:

г     Ca U

А потр               ,

TV

В Т ф где СА – емкость аккумуляторной батареи, А·ч;

U – напряжение, В.

Скорость ветра, м/с

Рис. 1. Зависимость энергии ветра от скорости ветра

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.

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.