Turbine-efficiëntie: wat moet u weten?

Het doel van het bezitten en exploiteren van een windturbinesysteem van huishoudelijk formaat is om om welke reden dan ook elektriciteit op te wekken, of het nu gaat om huishoudelijk gebruik, winst of opwekking voor industriële doeleinden. De totale elektriciteitsopwekking van een windturbinesysteem is afhankelijk van veel verschillende factoren, waarvan vele kunnen worden beïnvloed door interne en externe factoren van het systeem zelf of waar het systeem is geplaatst. Dit wil zeggen dat het niet alleen van belang is welk vermogen uw turbine heeft, maar ook hoe efficiënt die turbine is om de energie uit de wind te halen en deze op het moment van verbruik om te zetten in elektrische energie. Een voorbeeld: een generator van 5 kW in een turbine zou, als gevolg van inefficiënties in het systeem, slechts 500 W vermogen kunnen genereren als gevolg van energieverliezen in het systeem als deze niet correct worden beheerd. Het is daarom belangrijk om de verschillende oorzaken van inefficiëntie te karakteriseren en te begrijpen en hoe deze kunnen worden bestreden.

Hoe haal je het meeste uit de wind?

We beginnen vanuit het perspectief van de wind en werken ons een weg door elk van de inefficiënties totdat we bij de elektriciteit komen die wordt gebruikt om de batterijen in uw huis op te laden. Helaas heb je niet altijd controle over wat de wind doet, dus we kunnen helaas niet veel doen aan de conditie ervan. Het is echter vermeldenswaard dat, in het algemeen, hoe laminairer de windstroom is (een wetenschappelijke naam voor een gelijkmatige luchtstroom), hoe hoger de efficiëntie van de omzetting van de kinetische energie van de wind in de roterende kinetische energie van de wieken van windturbines.

Turbulente stroming is het tegenovergestelde. Dit is wanneer de lucht chaotisch is en rond onvoorspelbaarheid wervelt. Lokale punten in de windstroom kunnen de wind naar achteren of opzij duwen, waardoor inconsistente krachten op de turbinebladen worden uitgeoefend. De beperkte controle die u heeft over de wind die in wisselwerking staat met uw turbine, is hoe de omgeving rond de turbine de stroomomstandigheden beïnvloedt. Door belemmeringen van de stroming, zoals bomen, gebouwen of andere windturbines, zal de turbulente stroming die de turbine bereikt, toenemen. Daarom moet u bij het installeren van uw turbine proberen deze in een mooie open ruimte te plaatsen met zo min mogelijk obstakels in de buurt.

Het is ook de moeite waard om te kijken naar de windsnelheid waaraan uw turbine wordt blootgesteld in verschillende installatieposities, aangezien deze kan variëren. Het belangrijkste punt waar u rekening mee moet houden, is de hoogte van uw turbine. Hoe hoger de turbine is geïnstalleerd, hoe hoger de windsnelheden over het algemeen zijn. Dit komt omdat als de wind in wisselwerking staat met de grond, hij vertraagt, de lucht er net boven vertraagt, dan vertraagt die lucht de lucht erboven enz... totdat je terugkomt bij de onbeperkte stroom waar de wind op volle snelheid stroomt. Dit fenomeen wordt de grenslaag in de vloeistofdynamica genoemd: een stromingslaag dicht bij een grens (lucht naar grond) met een snelheidsgradiënt over de hoogte.

Optillen of slepen

De tweede en vrij belangrijke inefficiëntie als het gaat om windturbinesystemen is de theoretische limiet van de hoeveelheid energie die door een bepaald turbineblad uit de wind kan worden gehaald. Dit hangt voornamelijk af van de vorm van het blad waarmee de windenergie wordt geoogst. Er zijn verschillende populaire ontwerpen van turbinebladen, met name TESUP gebruikt bladen van het lifttype en het sleeptype in hun ontwerpen.

Een voorbeeld van een blad van het lifttype is te zien op de Magnum 5-turbine. Het blad is gevormd op een manier die bekend staat als een aerofoil. Dit is de vorm van een vlakke vleugel als je naar de dwarsdoorsnede zou kijken. Deze vorm produceert lift wanneer wind over het oppervlak wordt geleid op precies dezelfde manier als een vlakke vleugel. Een goed voorbeeld van een turbine van het sleeptype is een TESUP AtlasX-turbine. Dit type turbine heeft een 'C'-vormig blad en vertrouwt op de wind om direct op de turbinebladen te 'duwen' om ze te laten draaien.

Het theoretische maximum voor turbines van het lifttype ligt rond de 40% en ik weet dat dat op het eerste gezicht misschien laag lijkt, maar het maximale rendement van elke turbine is slechts 45%! Dus eigenlijk is het helemaal niet erg! Turbines van het sleeptype hebben over het algemeen een lager rendement. Dit komt vooral door de constructie van de turbine. Omdat twee bladen (aan weerszijden van de turbine) op elk moment door de wind worden voortgeduwd, werkt een van de bladen tegen de rotatie van de turbine (hoe grof!) zorgt de C-vorm van het blad voor meer bladoppervlak wordt blootgesteld aan de wind en daarom vangt een van de bladen meer wind op en wordt harder geduwd, waardoor rotatie ontstaat.

Je denkt misschien: oh, dat is onzin, lage efficiëntie? Ik krijg nauwelijks stroom van mijn TESUP-turbine! Maar maak je geen zorgen, er is een afweging, en een geweldige ook! Turbines van het sleeptype hebben een lagere opstartsnelheid en draaien daarom vaker dan turbines van het lifttype, net zoals de schildpad en de haas bij het opwekken van energie! TESUP werkt er hard aan om hun turbines een hogere efficiëntie te geven door hun bladen zorgvuldig te ontwerpen. Kijk maar naar de opnieuw ontworpen bladen van de AtlasX! Ze hebben niet alleen de efficiëntie van de turbine verbeterd en het windopvanggebied vergroot, ze zien er ook nog eens geweldig uit!

De noodzaak van goede componenten in uw besturingssysteem

De laatste hindernis tussen de wind en uw elektriciteitsopwekking is elektrische inefficiëntie. Deze kunnen en zullen voorkomen in alle elektrische componenten, of het nu de elektrische generator in de turbine is of de kleinste draad in het systeem. Helaas hebben elektrische componenten de neiging om elektriciteit te verspillen door het opwekken van thermische energie (denk aan wanneer je een telefoonoplader hebt aangeraakt en het warm was na het opladen van een telefoon). Elke stap die nodig is in een windturbinesysteem voor het opwekken, verzenden en opslaan van elektrische energie zal inherent enige verliezen bevatten. Deze verliezen kunnen natuurlijk worden verminderd!

De beste manier om deze verhoging van de elektronische efficiëntie tegen lage kosten te bereiken, is door elektronische componenten van goede kwaliteit voor uw systeem te kopen. TESUP kan laadregelaars, stroomomvormers en bekabelingssystemen leveren die zeer geschikt en specifiek zijn ontworpen voor TESUP-turbines. De aanschaf van een of al deze systemen als aanvulling op uw op een windturbine gebaseerde stroomopwekkingssysteem is een goede manier om de verliezen in uw systeem te verminderen en uiteindelijk meer vermogen te genereren!

TESUP hoopt dat deze kleine gids voor een aantal inefficiënties die u zou kunnen tegenkomen nuttig was! Hopelijk ben je nu wat beter geïnformeerd over windturbinesystemen en hoe interessant ze zijn!