風力エネルギー-基本理論

風力エネルギーを理解するために、質量保存とエネルギー保存の理論に同意します。以下に示すダクトは、タービンのブレードに出入りする風を表すと想定されています。

速度V〜a〜は、V〜1〜とV〜2〜の平均であると想定されます。チューブの口での運動エネルギーは次のように与えられます-

KE = 1/2 mV ^ 2 ^

変化したエネルギーのKE = 1/2 mV〜1〜^ 2 ^-1/2 mV〜2〜^ 2 ^

1/2 m（V〜1〜^ 2 ^-V〜2〜 2 ^）

m = p.A.V〜a〜でKEが変化するため、Pk = 1/2 p.A.V〜a〜（V〜1〜^ 2 ^-V〜2〜 2 ^）

さらに簡素化すると、推定風力エネルギーは次のように与えられます-

KE、pk = 0.5925 * 1/2pAV〜1〜^ 3 ^

ブレード要素理論

ブレード要素理論では、風力タービンブレードの特定の部分の流れが隣接する部分に影響を与えないと想定しています。ブレード上のこの区画は、環と呼ばれます。運動量は、*年輪*ごとに計算されます。結果として得られる値はすべて合計され、ブレード、したがってプロペラ全体を表します。

各環では、均等に分布した速度が誘導されたと想定されます。

動的流入モデルは、ブレード要素と運動量理論による推定を改善するために組み込まれました。基本的な流れ理論の概念は、ブレードの乱流の影響を推定するのに役立ちます。掃引領域には動的な状態が与えられ、推定平均速度の導出に役立ちます。

BEM理論は定常風でのみ推定値を与えますが、乱流が発生しなければならないことは明らかです。ただし、これは基本的な動的流入モデルによって説明され、より現実的な推定値を提供します。

特に水平軸タイプで生成される風力エネルギーは、先端速度、使用されるブレードの総数、および翼のある側面の揚抗比の積であることが知られています。平衡状態の新しい定常状態への再調整は、*動的流入法（DIM）*によって十分に説明されています。

DIMは動的後流理論としても知られ、通常は安定していない誘導流に基づいています。動的な流れへの影響を考慮して、ローターに垂直な流入を計算します。

これは単に、後流効果、または単にブレードの回転によって引き起こされるローターと垂直に整列した空気の速度を考慮に入れます。ただし、接線速度は安定していると仮定しています。これは「後流効果」と呼ばれ、その抵抗により風力タービンの効率が低下します。

風の運動エネルギーは、風力タービンによって電気に変換されます。彼らは風向を検出するために、センサーなどの固有の技術とともに、風車で使用される古代の概念を使用します。一部の風力タービンは、強風の場合にローターとブレードを損傷から保護するために停止するブレーキシステムを備えています。

ブレードを発電機に適した速度に加速するために、ローターシャフトに接続されたギアがあります。発電機の内部では、電磁誘導（機械的エネルギーから電気への基本的な変換方法）が発生します。シャフトは、電線コイルに対して円筒磁石を回転させます。

風力発電所のタービンからのすべての電気は、グリッドシステムに同化され、高電圧に変換されます。これは、実際には、グリッドシステムで電気を伝送する従来の手法です。

これは幅の広いブレードから生じるノイズによって決定される必要がありますが、大きな表面の先端のブレードが必要です。風力発電所には最大100台の発電機が搭載されている場合があり、騒音が大きくなります。