Vindturbiner kan snurra sina blad på sluttningar, i havet, bredvid fabriker och ovanför bostäder. Tanken på att låta naturen tillhandahålla gratis ström till ditt hem kan verka tilltalande, men det är viktigt att lära sig hur man beräknar vindkraftverkseffekt innan du köper en – och särskilt viktigt att förstå skillnaden mellan maskinens nominella kapacitet och den faktiska effekten du kan förvänta sig av det. Kontrollera vindkartorna från National Renewable Energy Laboratory för att ta reda på om vindhastighet och tillgänglighet i ditt område gör vindenergi till ett bra val för ditt hem.
Vindhastighet
De flesta vindturbiner är uppbyggda av rotormonterade blad som liknar flygplanspropellrar. När luft blåser genom dem, får de rotorn att vrida en axel som driver en elektrisk generator. De flesta turbiner stängs automatiskt av när vindhastigheten når cirka 88,5 kilometer i timmen (55 miles per timme) för att förhindra mekanisk skada. Detta minskar elproduktionen när kraftiga vindar uppstår och människor behöver kontinuerlig kraft från vinden. De producerar inte heller el om vinden blåser för långsamt. Om vindhastigheten minskar med hälften minskar kraftproduktionen med en faktor åtta. Den tid under vilken vindförhållandena är optimala i en viss region definierar vindkraftverkets tillgänglighet. Turbiner placerade på högre platser får mer vind, vilket leder till större effekt. Var och en har ett vindhastighetsområde – mellan 30 och 50 miles per timme – vid vilket den fungerar optimalt.
Effektivitetsvärdering
Moderna vindkraftverk använder en mängd olika konstruktioner avsedda att hjälpa dem att fånga vind mer effektivt. Verkningsgrad är ett viktigt värde att känna till när man bedömer ett vindkraftverk. I en idealisk värld skulle en turbin omvandla 100 procent av vinden som passerar genom bladen till kraft. På grund av faktorer som friktion har dessa maskiner endast effektivitetsklasser på mellan 30 procent och 50 procent av märkeffekten.
Ytan är i kvadrat meter, luftdensitet är i kilogram per meter kub och vindhastighet är i meter per sekund.
Kritiska distinktioner
Bara för att ett vindkraftverk har en kapacitet på 1,5 megawatt, det betyder inte att det kommer att producera så mycket kraft i praktiken. Vindkraftverk producerar vanligtvis avsevärt mindre än den nominella kapaciteten, vilket är den maximala mängden kraft som den skulle kunna producera om den gick hela tiden. Till exempel kan ett vindkraftverk på 1,5 megawatt med en verkningsgrad på 33 procent bara producera en halv megawatt på ett år — mindre om vinden inte blåser tillförlitligt. Turbiner i industriell skala har vanligtvis en kapacitet på 2 till 3 megawatt. Mängden energi som faktiskt produceras minskas dock av effektivitet och vindtillgänglighet — procentandelen tid som en enhet har tillräckligt med vind för att röra sig.
Till exempel skulle en turbin med en nominell kapacitet på 1,5 megawatt och en verkningsgrad på 25 procent förväntas producera enligt följande:
365 gånger 24 gånger 1500 gånger 0,25 = 3 285 000text{ kilowattimmar per år}
Denna beräkning förutsätter vindtillgänglighet 24 timmar om dygnet året runt. I praktisk tillämpning händer detta inte. Du kan använda NREL-vindkartorna för att justera dina tidssiffror för en mer exakt platsspecifik figur.
