I bob. Quyosh/shamol energiya ta’minoti manbalarinining tahlili 8

2.3. Shamol energiya ta’minoti tizimini madellashtirish.

Shamol enrgiyasining potentsialini baholashda shamol turbinasining mexanik kuchini boshqaruvchi fundamental tenglama berilgan
(2.16)
bu yerda ρ - havo zichligi (kg/m³), C_p - quvvat koeffitsienti, A - rotor pichoqlarining kesishgan maydoni (m²), V - shamolning o‘rtacha tezligi (m/s), λ - tezlikning nisbati. Quvvat koeffitsientining nazariy maksimal qiymati 0,593 ga teng va u Betz koeffitsienti sifatida ko‘rsatilgan.
Shamol turbinasi uchun uchish tezligi nisbati qanotlari uchining aylanish tezligining shamol tezligiga nisbati sifatida aniqlanadi.
(2.17)
bu yerda R - turbinaning radiusi (m), ω - burchak tezligi (rad/s), V - shamolning o‘rtacha tezligi (m/s).
Shamol orqali hosil bo‘ladigan energiyani olishnig parametrlari quyidagi ko‘rinishida belgilanadi.
(2.18)
Ba’zida turli xil omillar tufayli biron bir balandlikda shamolning tezligini to‘g‘ridan-to‘g‘ri o‘lchash orqali aniqlab bo‘lmaydi. Bu holda har qanday mos balandlikdagi ma’lumotlar shamol tezligini istalgan balandlikda topish uchun interpolatsiya² yoki ekstrapolyatsiya³ qilinishi mumkin. Shamol tezligi pastki balandlikda o‘lchanadi va o‘simlik, soyalar va atrofdagi to‘siqlar tufayli xatolarga yuzaga chiqishi mumkin.
(2.19)
bu yerda Z_r mos yozuvlar balandligi (m), Z - shamol tezligini aniqlash kerak bo‘lgan balandlik, Z₀ - sirt notekisligi (kesish uchun 0,1-0,25), v(z) balandlikda shamol tezligi (m/s). v(z_r) - balandlikda shamol tezligi (m/s).
Kesish tezligi bu juda past shamol tezligidir, bunda turbina birinchi marta aylana boshlaydi va quvvat ishlab chiqaradi. Kesish tezligi - bu shamolning yuqori tezligi, bunda turbina tuzilishidagi kuchlar yuqori bo‘ladi, natijada rotorning shikastlanishi xavfi mavjud. Shikastlanishni oldini olish uchun rotorni to‘xtatish uchun tormoz tizimidan foydalaniladi. Nominal chiqish tezligi - bu kesish tezligi va o‘chirish tezligi o‘rtasidagi shamol tezligi, bu yerda elektr energiyasi chiqishi elektr generatorining maksimal darajasiga yetadi va nominal quvvat chiqishi deb ataladi. Shamol tezligi nuqtai nazaridan elektr quvvatining chiqishini quyida keltirilgan formula yordamida hisoblash mumkin [18].
(2.20)
bu yerda P_R - nominal quvvat, v_C – shamolning tezligi, v_R – shamolning baholangan tezligi, v_F – shamonling chiqish tezligi va k - shakllanish koeffitsienti. k qiymatini 1 sifatida ishlatilgan.
Ichida mumkin bo‘lgan zaryad infratuzilmasini maksimal darajada oshirish uchun berilgan elektr tarmog‘iga o‘rnatilgan, optimallashtirish kerak nafaqat energiya ishlab chiqarish, balki hisobga olish har qanday darajada tizimda paydo bo‘lishi mumkin bo‘lgan cheklovlar uchun [19].
(2.21)
Bu formuladan
(2.22)
bu yerda ω_opt - rad/sekundda rotorning burchak tezligi, λ_opt - optimal tezligi, R - turbinaning radiusi metrda, V_wn - shamol tezligi m/s