SPØRGSMÅL OG SVAR
1. Kan en almindelig solcelle-inverter tilsluttes en husstandsvindmølle?
Det vil fungere, men ikke på den måde, det burde.
Solcelleinvertere er designet til at arbejde med PV-paneler, som leverer en relativt stabil og høj spænding. Inverterens opgave er at trække så meget energi som muligt ud af panelerne.
En vindmølle fungerer på en helt anden måde.
Vinden ændrer sig konstant – den kan blæse svagt og to sekunder senere tre gange så kraftigt, for derefter igen at blive svagere. Som følge heraf svinger spændingen fra turbinen hele tiden, typisk mellem 0 V og 500 V eller endnu mere. Jo stærkere vinden er, desto højere bliver spændingen.
Når vindhastigheden overstiger omkring 3 m/s, bliver spændingen høj nok til, at inverteren åbner MPPT-porten og begynder at modtage strøm.
Inverteren begynder derefter at trække strøm, men den gør det meget aggressivt, ligesom den gør med solcellepaneler. Denne “aggressive” adfærd kan bremse turbinen, og når vinden er svagere, kan den endda stoppe den helt, hvilket betyder ingen energiproduktion.
Derfor bør inverteren være specielt designet til at arbejde med vindmøller, fordi deres driftskarakteristik er helt anderledes.
Når spændingen når det niveau, hvor MPPT-porten åbner, bliver strømmen ikke trukket pludseligt, hvilket giver turbinen mulighed for at accelerere og nå den korrekte rotationshastighed.
Jo højere rotationshastighed, desto højere spænding, hvilket igen gør det muligt for turbinen at levere mere strøm og arbejde mere effektivt.
Hver vindmølle bør have en effektkurve fastlagt af producenten, som angiver ved hvilken spænding en bestemt strøm belastning kan anvendes.
Disse parametre programmeres i inverterens hukommelse. Derefter belaster inverteren turbinen med strøm afhængigt af spændingsniveauet, som igen afhænger af rotorens omdrejningshastighed, bestemt af vindens styrke.
2. Jeg vil helt sikkert installere en vindmølle med en solcelle-inverter
Vær venlig at være opmærksom på følgende:
MPPT-portens åbningsspænding
Dette er det spændingsniveau, hvor MPPT-porten tillader strøm at flyde ind i inverteren. Den nødvendige spænding varierer afhængigt af inverterproducenten. For nogle invertere kan det være 120 V, mens det for andre kan være 220 V.
I praksis er den nødvendige spænding ofte endnu højere. I mange tilfælde kan den nå omkring 270 V, hvilket betyder, at MPPT-porten først åbner, når vindhastigheden når omkring 6 m/s, fordi turbinen først da producerer cirka 250 V.
Dette fører til betydelige produktionstab, fordi jo senere MPPT-porten åbner, desto mere potentiel energi går tabt. En tidligere åbning af MPPT-porten sikrer større energiproduktion.
MPPT-portens åbningstid
At nå den korrekte spænding er kun en del af processen. En anden vigtig faktor er hvor lang tid det tager, før MPPT-porten åbner, efter spændingen er opnået.
Nogle gange er forsinkelsen omkring 60 sekunder, men i ekstreme tilfælde kan den være helt op til 600 sekunder.
Hvad betyder det i praksis?
Hvis turbinen når den krævede spænding (for eksempel 170 V for en bestemt inverter), skal denne spænding forblive stabil i 60 sekunder, før MPPT-porten åbner.
Det betyder, at vinden skal blæse kontinuerligt med mindst cirka 3 m/s, før inverteren begynder at modtage strøm.
Men hvad sker der, hvis vinden svækkes, og spændingen falder til 150 V?
I så fald begynder 60-sekunders nedtællingen forfra, når spændingen igen når 170 V.
Og hvis inverteren kræver 600 sekunder, før MPPT-porten åbner?
I sådanne situationer kan det ske, at man aldrig oplever energiproduktion fra turbinen.
Endnu værre er det, at turbinen kan overophede, fordi når den producerede energi ikke bliver aftaget, skaber det overskudsvarme, som i sidste ende kan beskadige viklingerne.
En kort bemærkning fra os 😊
Netop derfor har vores virksomhed opbygget sit eget laboratorium. Det gør det muligt for os at tilpasse vindmølle, controller og inverter korrekt, så reaktionstiden bliver så hurtig som muligt, og energiproduktionen så høj som muligt.
3. Hvilken inverter skal jeg købe, så vindmøllen arbejder så effektivt som muligt?
På nuværende tidspunkt er en af de bedste invertere til drift af en vindmølle DEYE hybridinverteren, som fås i forskellige effektklasser.
MPPT-porten åbner ved 170 V, hvilket svarer præcist til en vindhastighed på cirka 3 m/s for Re-Evolution 3 kW 360 V turbinen.
MPPT-portens åbningstid er kun 3 sekunder, hvilket betyder, at turbinen ikke behøver at vente længe på at begynde at producere energi – produktionen starter næsten med det samme.
Derudover tilbyder hybridinverteren mange vigtige funktioner, herunder:
mulighed for at tilslutte energilagringssystemer
integration med en backupgenerator
mulighed for at tilslutte en ekstra inverter, som allerede findes i installationen, som en ekstra energikilde
I praksis fungerer DEYE hybridinverteren som en intelligent computer, der styrer energistrømmen på en måde, så husstanden køber så lidt elektricitet som muligt fra det offentlige elnet.
4. Eksempel på diagram over elproduktion fra en vindmølle:
5. Hvordan er en vindmølle beskyttet mod kraftig vind?
De systemer, vi sælger, har tre sikkerhedsniveauer.
1. Turbinens konstruktion
Turbinens konstruktion er asymmetrisk og monteret på masten uden for dens akse. Derudover danner hele konstruktionen langs halen en buet form.
Alt dette gør, at turbinen ved vindhastigheder over 15 m/s vender sig væk fra vinden og stiller sig på tværs af vindretningen.
Som følge heraf roterer vingerne langsommere, og turbinen producerer mindre elektricitet, men den indtager en meget sikrere position ved kraftig vind.
2. Controller
Ved meget kraftig vind, når rotorens hastighed øges, genererer turbinen stadig højere spænding. Stigningen i spænding er direkte proportional med vindens styrke.
Den maksimale spænding ved vindhastigheder omkring 15 m/s er fastsat af turbineproducenten.
Når controlleren registrerer for høj spænding fra turbinen, aktiverer den et bremsesystem i form af en varmebelastning (dump load).
Den store elektriske belastning fra modstanden øger strømforbruget fra turbinen og bremser den.
Når turbinens hastighed falder, slår controlleren bremsen fra, indtil spændingen eller vindhastigheden igen når et lignende niveau.
3. Inverter (effektkurve)
Takket være effektkurven, som er programmeret i inverteren, leverer turbinen kun den mængde strøm til inverteren, som er tilladt.
Det vigtigste er, at inverteren sikrer, at turbinen ikke bremses for meget ved at trække for stor strøm.
Det samme princip gælder, når turbinen når meget høje produktionsniveauer. Hvis vindhastigheden overstiger 15 m/s, og turbinen begynder at generere højere spænding, reagerer inverteren i henhold til den forprogrammerede effektkurve.
Inverterens reaktion på for kraftig vind er at øge strømmen, der trækkes fra turbinen, hvilket hjælper med at bremse den.
På denne måde reduceres rotorens hastighed, og turbinen beskyttes mod overophedning.
6. Hvad bruges controlleren til?
1. Konvertering fra AC til DC
Controlleren omdanner vekselstrømmen, som produceres af turbinen, til jævnstrøm, så den kan sendes til inverteren. Inverteren behandler derefter energien, så den kan lagres i energilageret, bruges i husstanden eller sendes ud på det offentlige elnet ved overskud.
2. Stabilisering af spænding
Controlleren reducerer amplituden af spændingsudsving, så spændingsspidser forårsaget af pludselige vindstød bliver så jævne og kontrollerede som muligt.
3. Beskyttelse af turbinen mod overophedning
Controlleren beskytter også turbinen mod overophedning.
Hvis den producerede elektricitet ikke kan overføres til inverteren, kan turbinen rotere hurtigere og hurtigere, og spændingen kan stige til helt op til 1000 V.
Så høj spænding kan beskadige turbinen, hvilket kan føre til gennembrud i isolationen, kortslutninger og i sidste ende afbrænding af elektriske komponenter.
Denne situation kan opstå, når MPPT-porten i inverteren ikke åbner i tide, og strømmen derfor ikke har nogen steder at løbe hen (string-invertere bruger ofte flere sekunder på at åbne deres MPPT-port).
Det kan også ske, når man bruger en almindelig inverter i stedet for en hybridinverter, og der opstår strømafbrydelse i elnettet (for eksempel når elledninger beskadiges af træer, der vælter under kraftig vind). I sådanne tilfælde slukker inverteren.
Når dette sker, leder controlleren den producerede strøm fra turbinen til en bremsemodstand (dump load), hvilket bremser turbinen og beskytter den mod at accelerere for meget.
4. Overvågning af produktion
Controlleren viser grundlæggende data om turbinens produktion, herunder:
- spænding
- strøm
- produceret effekt.
7. Hvad er vigtigt ved opbygning af et vindkraftanlæg?
Et vindkraftanlæg er langt mere komplekst end en solcelleinstallation.
Solcellepaneler monteres på taget eller på jorden, tilsluttes en inverter, og installationen er i princippet færdig.
En vindmølle kræver derimod først og fremmest en placering med gode vindforhold. Gode forhold findes typisk i åbne områder som marker, nær søer eller andre vandreservoirer samt på højdedrag. Nærhed til bygninger eller skove kan skabe turbulens i luften, hvilket forstyrrer luftstrømmen.
God vindkvalitet betyder, at luftmasserne bevæger sig så jævnt og stabilt som muligt, og ikke er turbulente eller kommer fra flere retninger.
Det andet vigtige element er masten, som skal være meget stiv og stabil.
Re-Evolution 3 kW turbinen er den største turbine, der kan monteres på en bygning. Den installeres på en mast fastgjort til bygningen, for eksempel til en solid skorsten, en armeret gavlvæg eller indbygget i konstruktionen ved tagryggen.
En anden måde at installere denne turbine på i forbindelse med bygningen er at opstille en energipæl (utility pole) ved siden af bygningen. Pælen udstyres med en speciel adapter (“hætte”), som forbinder pælen med turbinen.
Design og tværsnit af master og adaptere kan findes på vores hjemmeside.
Pælen er lavet af armeret stål og beton. Den mast, vi foreslår, består af to lag stål med en samlet tykkelse på 9 mm.
Når alle disse elementer er på plads, kan turbinen monteres og tilsluttes controlleren og derefter inverteren.
Inverteren er et andet meget vigtigt element. De vigtigste faktorer er:
hastigheden hvormed MPPT-porten aktiveres
den spænding, hvor MPPT-porten åbner
den korrekt implementerede effektkurve for den specifikke turbine
Når alle disse forhold er korrekt indstillet, kan man nyde produktionen af elektricitet især fra oktober til marts, hvor turbinen genererer omkring 70% af sin årlige energiproduktion.
8. Hvilken mast bør vælges til et vindkraftanlæg?
9. Hvilken vindmølle er den bedste?
På markedet findes der primært to typer vindmøller: vandret-aksede og lodret-aksede.
En vandret-akslet vindmølle (horizontal-axis wind turbine) har generelt den højeste effektivitet. Moderne trebladede møller kan udnytte omkring 40–50 % af vindens energi, hvilket ligger tæt på den teoretiske grænse kaldet Betz-grænsen (59,3 %).
En lodret-akslet vindmølle (vertical-axis wind turbine) er normalt mindre effektiv. Afhængigt af konstruktionen ligger effektiviteten ofte omkring 10–40 %.
Forskellen skyldes blandt andet konstruktionen. I en lodret mølle bevæger nogle af vingerne sig delvist mod vinden under rotationen, hvilket reducerer den samlede effektivitet. Samtidig arbejder de fleste moderne energiproducerende vindmøller med vandret rotorakse, hvilket også er grunden til, at omkring 90 % af verdens installerede vindmøller er af denne type.
Derfor er den mest almindelige og effektive løsning typisk:
en vandret-akslet vindmølle
med tre aerodynamisk formede vinger
designet på samme princip som store industrielle vindmøller.
Det betyder dog ikke, at lodrette møller aldrig giver mening. De kan fungere bedre i byområder eller steder med turbulente vinde, hvor vinden ofte skifter retning.
Konklusion:
Den bedste vindmølle er normalt en trebladet vandret-akslet turbine, korrekt dimensioneret til vindforholdene og installeret på et sted med stabil og ensrettet vind.
10. Hvordan bestemmer man vindpotentialet på sin placering?
Hvis man skulle gøre det med mindst et minimum af professionalisme, ville det tage omkring ét år. Så længe varer vindmålinger normalt, før man opstiller industrielle vindmøller.
Efter vores mening er det første positive tegn for en investor, der overvejer en husstandsvindmølle, tilstedeværelsen af store industrielle vindmøller i nærheden. Man skal dog huske, at disse store møller opsamler vind i en højde på omkring 100 meter over jorden, mens en husstandsvindmølle normalt arbejder i en højde på omkring 10 meter. I 100 meters højde kan vinden være op til dobbelt så stærk.
En meget generel måde at vurdere vindforholdene på er ved at se på vindkort for Polen. Dette kan være et godt udgangspunkt for at overveje, om en sådan investering giver mening. Et vindkort for Polen i 10 meters højde er vist nedenfor.
Hvis man forventer, at ens lokalitet er relativt vindrig, anbefaler vi at måle vinden med et anemometer. Vindmålere kan købes til priser fra ca. 100 PLN til 10.000 PLN.
Vi anbefaler dog følgende løsninger:
Vejrstation med anemometer – GoGEN ME 3900 WiFi
Meget præcise målinger hvert 5. minut, med grafer, historik og statistik.
(Pris fra cirka 619 PLN).
Ultralyds-anemometer, for eksempel fra Netatmo.
Dette er en af de bedste typer anemometre – meget præcise, med mulighed for løbende aflæsninger og detaljerede grafer.
Prisen er dog over 1000 PLN.
Vores subjektive opfattelse af vind kan være misvisende, og derfor kan brugen af et anemometer være nødvendig.
Vindens kvalitet er meget vigtig. Mennesker mærker normalt vindstød, men det vi er interesserede i, er stabil vind med konstant styrke.
Sådanne vindforhold forekommer typisk i åbne områder eller på højdedrag. Nærhed til skove eller bygninger forstyrrer luftstrømmen og skaber ujævn og turbulent vind.
Det er meget svært at estimere fremtidig energiproduktion korrekt uden ordentlige målinger.
I åbent terræn bør en 3 kW vindmølle producere mindst 1 MWh energi om året, men alt afhænger af de lokale forhold.
I kystområder kan en turbine producere helt op til 9 MWh om året.
Generelt afhænger produktionen af antallet af blæsende dage og vindens kvalitet.
Et andet nyttigt værktøj til at vurdere vindpotentialet i dit område er Global Wind Atlas:
11. Hvordan installerer man en stolpe til montering af en vindmølle?
Currently, the cheapest spun concrete utility poles can be purchased on the website: https://elzakup.pl/
Disse centrifugerede betonmaster (E-type) anvendes almindeligvis som støttekonstruktioner til luftledninger og andre tekniske installationer, takket være deres høje styrke, holdbarhed og lange levetid.
12. Hvordan bestemmer man kvaliteten og egnetheden af vinden til en vindmølle?
Det er også værd at bemærke, at et almindeligt anemometer i praksis er en lille lodret vindmølle. En sådan konstruktion opfanger alle typer vind — både nyttig og turbulent — fra alle retninger og på alle tidspunkter.
På grund af dette kan de data, der indsamles på denne måde, være mindre brugbare, når man vurderer forholdene for en vindmølle med vandret akse.
En bedre løsning er ultralydsanemometre. Desværre er de betydeligt dyrere, og derudover er det vigtigt, at de data, de leverer, registreres ikke én gang hvert femte minut, men mindst én gang hvert femte sekund. Kun sådanne detaljerede målinger giver data, der virkelig er brugbare til at træffe de rigtige beslutninger.
Findes der en anden metode?
Ja — og den koster kun et par dusin złoty, samt lidt tålmodighed og tid til observation.
På det sted, hvor du planlægger at installere vindmøllen, skal du opsætte en stang (træ eller metal). Fastgør et bånd på cirka 2 meter i længden og 5 cm i bredden til toppen af stangen. Et eksempel på en sådan opsætning vises på billedet.
Observationen går ud på at se, hvor ofte båndet ændrer retning, og hvor længe det forbliver løftet af vinden.
Hvis båndet ofte ændrer retning, falder ned og derefter løfter sig igen, betyder det, at vinden er turbulent og ustabil. Et sådant sted egner sig ikke til installation af en vindmølle med vandret akse.
En lodret vindmølle kan muligvis opfange noget af denne vind, men en vandret vindmølle vil under sådanne forhold bruge det meste af tiden på at lede efter vindretningen — ligesom båndet — i stedet for at producere elektricitet.
Hvis båndet derimod blafrer stabilt i én retning i mindst ét minut og holdes jævnt løftet af vinden, kan det være værd at overveje installation af en vindmølle.
På dette tidspunkt anbefales det at måle vindhastigheden og antallet af timer, hvor sådanne vindforhold forekommer.
13. Hvordan ser en korrekt fungerende vindmølle ud, når den producerer elektricitet i vinden?
14. Tilskud til et vindkraftanlæg
I Polen findes der i øjeblikket et statsligt program, som støtter installation af husstandsvindmøller, kaldet „Moja Elektrownia Wiatrowa” (Mit Vindkraftværk).
Programmet er beregnet til ejere eller medejere af enfamiliehuse, som ønsker at installere en lille vindmølle til produktion af elektricitet til eget forbrug.
Støttens størrelse
Inden for programmet kan man modtage:
op til 50 % af de godkendte investeringsomkostninger
maksimalt 30.000 PLN til installation af en vindmølle
op til 17.000 PLN til et energilager (batteri)
Samlet kan støtten til en vindmølle sammen med et energilager nå omkring 47.000 PLN.
Betingelser for tilskud
De vigtigste krav omfatter:
vindmøllen skal have en effekt mellem 1 kW og 20 kW
installationen skal være ny og lovligt installeret
den producerede energi skal primært bruges til husstandens eget forbrug
Programmets budget
Det samlede budget for programmet er omkring 400 millioner PLN, finansieret gennem EU’s Moderniseringsfond.
Ansøgningsproces
Ansøgninger indsendes online via NFOŚiGW’s ansøgningsgenerator, og tilskuddet udbetales som refusion efter installationen er færdiggjort og sat i drift.
15. Vindmøller – 2 års erfaring
I maj er det to år siden installationen af den første husstandsvindmølle. Vi har solgt langt over 100 turbiner, som er blevet installeret over hele Polen, og nogle af dem er stadig under vores tekniske overvågning. Her er 10 konklusioner, som vi har draget ud fra vores erfaringer.
1. Husstandsvindmøller er den mest uforudsigelige kilde til elektricitet.
Energikilden er vinden, som vi ikke kan se, og vores opfattelse af den er meget subjektiv.
2. For at en vindmølle med vandret akse kan producere elektricitet, skal den installeres et sted med stabil, ensrettet vind uden turbulens.
Det bør være åbne områder uden nærliggende bygninger eller træer i forhold til rotorens akse. Alle sådanne forhindringer forstyrrer luftstrømmen.
3. En turbine monteret på en stolpe producerer omkring 40 % mere energi end en turbine monteret på en bygning.
Årsagen er bygningens nærhed til vingerne. Vind, der reflekteres fra bygningen, forstyrrer luftstrømmen, der rammer turbinen.
4. Alle spørger: HVOR MEGET? Hvor meget elektricitet producerer en turbine om året?
En 3 kW turbine på en stolpe i en god placering kan producere 1000–1500 kWh om året.
En 5 kW turbine kan producere omkring 2000 kWh.
Der er dog mange faktorer, som påvirker det endelige resultat.
5. Placering på kortet over Polen.
Der findes ingen faste regler — lokale forhold er afgørende. Turbiner installeret på samme grund kan give forskellige resultater. Vores observationer viser, at områder ved foden af bjerge er de mest risikable, fordi luftstrømmen over bakker er meget turbulent på grund af terræn, træer og lokale trykforskelle.
De mest pålidelige placeringer er søbredder med vind, bakketoppe og åbne marker.
6. En vindmølle bør ikke være den primære energikilde.
En turbine producerer kun strøm, når vindhastigheden overstiger 3 m/s, og nogle gange kan sådanne vinde mangle i to eller tre uger.
Solen skinner derimod hver dag. Derfor giver vindmøller mest mening som en del af et hybridenergisystem:
solcellepaneler + vindmølle + energilager + elnet
En hybridinverter styrer disse energikilder, så husstanden køber så lidt elektricitet som muligt fra elnettet.
7. Giver installation af en vindmølle økonomisk mening?
Dette er det sværeste spørgsmål at besvare. Hvis turbinen er installeret korrekt, købt til en rimelig pris, støttet af programmet “Moja Elektrownia Wiatrowa”, placeret i et passende område og monteret på en stolpe, så ja.
Men alle disse faktorer skal opfyldes samtidig.
Når man beregner den økonomiske effektivitet, bør man ikke kun tage hensyn til den producerede energi fra turbinen, men også fordelene ved energistyring gennem inverteren og især energilagring.
8. Hvad er en rimelig pris for et vindkraftanlæg med energilager?
Forudsat:
3–4 kW turbine på stolpe, controller med bremse, DEYE 12 kW inverter med bypass, 10 kWh energilager → ca. 55.000–60.000 PLN
5 kW turbine på stolpe, controller med bremse, DEYE 12 kW inverter med bypass, 14 kWh energilager → ca. 73.000–75.000 PLN
7,5 kW turbine på stolpe, controller med bremse, DEYE 12 kW inverter med bypass, 14 kWh energilager → ca. 83.000–85.000 PLN
Prisen kan være højere, hvis for eksempel afstanden mellem turbinen og inverteren er stor, eller hvis den elektriske installation i bygningen skal moderniseres eller udvides.
9. Hvad bør man undgå ved installation af en vindmølle?
installation på bygninger hvor man sover
installation på svage vægge uden armering eller på en skorsten
brug af en svag mast, der bøjer under turbinens vægt
udstyr til turbinen bør installeres så tæt som muligt på husets hovedtavle inde i bygningen
10. Kan det gøres billigere?
Teoretisk ja — men er det værd?
Vi bygger installationer baseret på DEYE hybridinverteren, som fungerer som en computer til styring af husets energisystem. Funktionen af dette udstyr er meget omfattende, og formålet er at minimere køb af elektricitet udefra.
Efter vores mening vil installationer på svage, ikke-galvaniserede master, systemer uden fuld funktionalitet eller controllere, der ikke kan bremse turbinen korrekt, i sidste ende påvirke de reelle omkostninger og gevinster i fremtiden.
Alt dette skal tjene vores komfort, uafhængighed og sikkerhed, især i situationer som strømafbrydelser.
16. Hvad bestemmer effekten af en vindmølle?
Selvfølgelig afhænger det af generatorens vikling i turbinen.
Men den forklaring er for simpel. Det afhænger også af den anvendte ledning, dens diameter, modstand, antallet af magnetiske poler, mekaniske tab og frem for alt af vingerne.
Vingerne fungerer som et sejl, der driver turbinen.
Men det er stadig ikke alt. Turbinens effektivitet afhænger også af luftens densitet, temperatur, tryk og fugtighed, for ikke at nævne den vigtigste faktor — om vinden er stabil og kommer fra én retning.
I alt er der næsten 20 variabler, som påvirker en vindmølles ydeevne.
Så hvad kan en køber af en vindmølle egentlig påvirke?
Først og fremmest valget af selve turbinen, dens vinger samt hvor og hvordan turbinen installeres.
Vi springer generatoren over og fokuserer i stedet på vingerne. De varierer i kvalitet, form og materiale, for eksempel:
kulfiber
glasfiber
plast
aluminium
træ
Hvor meget effekt kan vi så teoretisk få fra turbinens vinger?
Der findes en formel for dette:
P = 0,5 · ρ · A · v³ · Cp
Hvor:
ρ — luftens densitet (ca. 1,225 kg/m³ ved havniveau under standardforhold)
A — vingernes areal (swept area) = π · R², hvor R er vingernes radius
v — vindhastighed (m/s)
Cp — turbinens effektkoefficient (0 < Cp ≤ Betz-grænsen 0,593, i praksis ofte omkring 0,3–0,5)
Da størstedelen af Polen ligger i en højde på 50–200 meter over havets overflade, kan vi antage en luftdensitet på 1,2 kg/m³.
Vores 3000 W vindmøller har vinger med en radius på 1,95 m.
Lad os antage en effektkoefficient Cp = 0,4.
Ud fra beregningen får vi en teoretisk effekt på 4954 W ved en vindhastighed på 12 m/s.
Dette resultat kan virke overraskende højt, men det ville kun forekomme under laboratorieforhold, hvilket sjældent findes i virkeligheden. I praksis skal man også tage hensyn til:
kvaliteten af generatorens viklinger
vingernes kvalitet
friktion i lejerne
elektriske tab ved strømudtag
lufttryk
temperatur
Ikke desto mindre nåede denne 3000 W turbine installeret nær Iława faktisk en maksimal effekt på 4920 W under virkelige forhold. Desværre kender vi ikke den præcise vindhastighed på det tidspunkt.
En meget vigtig ting, som mange mennesker ikke er klar over, er, at effekten fra turbinevinger ikke stiger lineært med vindhastigheden — den stiger med vindhastighedens tredje potens.
Dette skaber enorme forskelle. For eksempel:
Hvis producenten angiver, at turbinen når 3000 W ved en vindhastighed på 12 m/s, vil effekten ved 11 m/s kun være omkring 2310 W.
Beregningerne, der viser denne sammenhæng, er vist i tabellen nedenfor.
Tabellen ovenfor kan downloades i en interaktiv version fra:
Alt det ovenstående er dog stadig teori, fordi det naturlige miljø indeholder omkring tyve forskellige faktorer, som påvirker den faktiske ydelse af en vindmølle. De vigtigste af dem er:
stabil vind, som gør det muligt for turbinen at stille sig korrekt i luftstrømmen og rotere jævnt med vingerne, hvilket understøtter en stabil produktion af elektricitet
ensartet vindretning, så turbinen ikke konstant drejer på masten, men i stedet roterer stabilt. Hver ændring i vindretningen får generatoren til at sænke omdrejningerne, dreje sig mod den nye retning og derefter accelerere igen ved næste vindstød
Af denne grund forsøger mange mennesker, der vil afgøre, om en vindmølle er egnet til deres placering, at måle vinden med et anemometer. De forsøger ofte at forbinde turbinens produktion med vindhastighed og retning baseret på data fra sådanne målinger.
Dette kan dog være meget misvisende, fordi de to enheder arbejder efter helt forskellige principper.
Først og fremmest er et traditionelt anemometer i praksis en lille lodret vindmølle, som opsamler turbulent vind fra mange forskellige retninger. Samtidig kan målingerne være forvrængede, fordi én vinge reagerer på et vindstød, mens den modsatte vinge bremses af den samme vind.
En anden vigtig faktor er vægt og følsomhed af disse enheder.
Et traditionelt anemometer har plastvinger, der vejer omkring 10 gram, og dets følsomhed måles i millisekunder.
Til sammenligning vejer vingerne og rotoren i en 3000 W vindmølle over 40 kg, og turbinen bremses yderligere af den elektriske belastning fra inverteren.
Derfor kan det, når et vindstød opstår, tage 7–10 sekunder, før turbinen når en rotationshastighed, der svarer til vindens styrke. I mellemtiden kan vindstødet allerede være aftaget, og turbinen når måske aldrig den effekt, som anemometeret antydede.
Kan man derfor præcist bestemme, hvor meget energi en bestemt turbine med bestemte vinger vil producere på et givent sted?
Kun meget omtrentligt.
For gode resultater er det vigtigste at placere turbinen i åbne områder, hvor luftstrømmen ikke forstyrres af bygninger eller træer. Sådanne forstyrrelser skaber turbulens, fordi vinden reflekteres fra forhindringer.
Dette kan kontrolleres ved hjælp af den enkle “båndtest” beskrevet i punkt 12.
Vores konklusion er, at vingernes størrelse er meget vigtig, fordi de har en direkte indflydelse på generatorens effekt.
Man skal dog også være opmærksom på, at hvis vingerne er for store i forhold til turbinen, kan man opnå bedre produktion under normale vindforhold.
Men flere gange om året i Polen kommer meget kraftige vejrsystemer fra Atlanterhavet, hvor vinden i omkring 24 timer kan være usædvanligt stærk. Under sådanne forhold kan for store vinger få turbinen til at overophede, hvilket i sidste ende kan beskadige eller brænde generatoren af.
Det er også muligt, at for store vinger kan forårsage aerodynamisk stall, hvilket betyder, at controlleren mister evnen til at styre turbinen korrekt.
Det er også muligt, at vinger kan knække — spidshastigheden på turbinevinger bør ikke overstige cirka 300 km/t.
Kontact os:
-
Re-evolution Sp. z o.o.
ul. Św. Michała 100/6
61-005 Poznań - +45 50 10 59 72
- kontact@re-evolution.pl