Nie równomierne nagrzanie powierzchni Ziemi i ruch obrotowy Ziemi

Transkrypt

1 Nie równomierne nagrzanie powierzchni Ziemi i ruch obrotowy Ziemi

2

3 Energia wiatru V = 10 m/s A = (2 m)2 = 4 m2 ρ= 1.2 kg/m3

4 Energia wiatru Theoretical Maximum Betz Limit: 59.3% of the theoretical is the maximum amount extractable by a wind energy conversion device (WEC) Practical Maximum

5

6 Rozmiary wiatraków i moc

7

8 Prędkość zależy od wysokości

9

10 Siła pchająca i siła ciągu

11 Prędkość końcówki/prędkość wiatru

12

13

14 Historia energii wiatru 5000 BC Statki z żaglami na rzece Nil AD Pierwsze wiatraki w Persji 1300 AD Late 1880s 1888 Pierwsze Thomas O. Perry Charles F. Brush wiatraki z Przeprowadza wykorzystał poziomą osią ponad 5,000 energię wiatru aby w Europie Eksperymentów z wytworzyć prąd wiatrem elektryczny Ponad 17% energii Pierwszy wiatrak W Kalifornii moc elektrowni Prąd uzyskany z wiatrowych odnawialnych w o mocy energii wiatru przekroczyła 1,000 MW kosztuję od 3 do 4.5 Stanach stanowi ponad 1 MW energia wiatru centów za kwh

15 Energia wiatru jest najszybciej rozwijającym się źródłem energii odnawialnej

16

17 Renewable Electric Capacity Worldwide

18

19

20 Moc (MW) w 2005 roku

21 Technologia

22 Ewolucja turbiny Used for Pumping water Grinding grain Mainly used for Generating Electricity

23 Typy turbin VAWT Drag is the main force Nacelle is placed at the bottom Yaw mechanism is not required Lower starting torque Difficulty in mounting the turbine Unwanted fluctuations in the power output

24 HAWT Lift is the main force Much lower cyclic stresses 95% of the existing turbines are HAWTs Nacelle is placed at the top of the tower Yaw mechanism is required

25 Dwa typy turbiny HAWT DOWNWIND TURBINE UPWIND TURBINE

26 Turbiny morskie More wind speeds Less noise pollution Less visual impact Difficult to install and maintain Energy losses due long distance transport

27 Budowa turbiny HAWT

28 Rózne konfiguracje turbin HAWT VAWT Boyle, G., Renewable Energy, 2nd ed., Oxford University Press, 2004

29 Aerodynamika Forces are transmitted from a moving fluid to an object in the flow stream Lift = the force component perpendicular to the original flow direction Drag = the force component in line with the original flow direction Lift Drag

30 Aerodynamika r[l(sinφ) D(cosφ)] = M M*ω=P Boyle, G., Renewable Energy, 2nd ed., Oxford University Press, 2004

31 Aerodynamika Angle of attack, α (blade angle between chord and relative wind direction) Has a large effect on the lift and drag Typical values between 1 and 15 degrees (what is optimum?)

32 Konstrukcja skrzydła Blade size and shape 5-station design as seen from the tip The blade twists to keep angle of attack constant

33 Konstrukcja turbiny Blades Material used Typical length Tower height Heights twice the blade length are found economical

34

35

36

37 Number of blades Three blade HAWT are most efficient Two blade turbines don t require a hub As the number increases; noise, wear and cost increase and efficiency decreases Multiple blade turbines are generally used for water pumping purposes

38 Rotational control Yaw control Maintenance Noise reduction Centripetal force reduction

39 Turbiny przyszłości Koncentratory

40 Turbiny przyszłości Wind Amplified Rotor Platform

41 Turbiny przyszłości o Much more efficient than HAWT o Requires less height o Low noise o Works in any wind direction

42 Efekty gospodarcze

43 Determining Factors Wind Speed Turbine design and construction Rated capacity of the turbine Exact Location Improvements in turbine design Capital

44 Wind Speed Matters Assuming the same size project, the better the wind resource, the lower the cost.

45 Size Matters Assuming the same wind speed of 8.08 m/s, a large wind farm is more economical

46 Overall cost distribution

47 Break down of capital cost

48 Energy Cost Trend 1979: 40 cents/kwh 2000: 4-6 cents/kwh Increased Turbine Size R&D Advances Manufacturing Improvements 2004: cents/kwh

49 Typical cost statistics Size: 51 MW Wind Speed: miles/hour Capital cost: $ 65 million ($1300/MW) Annual production: 150 million kw-hr Electricity costs: cents Payback period: 20 years

50 Zalety ekonomiczne

51 Greater fuel diversity No delay in construction Low maintenance costs Reliable and durable equipment Additional income to land owners More jobs per unit energy produced No hidden costs

52

53 Przyszłość

54

55 Wind Capital Cost

56 Cost of Wind Energy

57 Niemcy teraz i w 2020 Około 10% energii wytwarzanej w Niemczech pochodzi z wiatru W 2020 oczekuję się ten procent osiągnie 26%

58 Australia teraz i w 2040

59 Polska teraz i w 2020 Według danych Urzędu Regulacji Energetyki na początek października 2015 roku w Polsce znajdowało się 981 instalacji wiatrowych (zarówno pojedyncze turbiny, jak i duże farmy) o łącznej mocy 4117,4 MW. W 2015 roku wytworzyły GWh energii, co oznaczało wzrost w porównaniu z produkcją w 2014 roku o 8,17 proc. Według rządowych planów w 2020 ich moc ma wynosić 6650 MW. Źródło - wikipedia

60 Polska teraz i w 2020

61 Ciemna strona

62 Wpływ wizualny Turbiny w morzu Usytuowanie Wpływ na środowiska Odpowiednie dobranie miejsca Stosowanie radarów, generatorów dźwięków odstraszających ptaki Kolorystyka turbin

63 Ptaki?

64 Hałas