105981. lajstromszámú szabadalom • Berendezés a szélenergia gazdaságos kihasználására
— 2 — évben kb. 1000 szélcsendes óra van (vi = 0). — vi = 1 m/sec. sebességű szél kb. 2950 — 1000 = 1950 órán át fúj stb. Ha most a mérés helyén, 1 m2 hasznos 5 szélkerékfelülettel, a teoretikusan kihasználható évi szélenergiát akarjuk meghatározni, úgy az 1. számú ábra és az Lmax. = 16 s ^ JlS (F=lm2 ) 27 2g Y l ~ 27" mkg/sec. összefüggés tekintetbe vétele 10 mellett készített 2. számú ábra grafikonját használjuk fel. Itt a teljesítményt — céljainknak megfelelőleg kilowattban kifejezve — a függélyes tengelyen mértük fel, míg a víz-15 szintes tengelyre továbbra is az időt (órákat) raktuk fel. Mivel az 1 írr szélkerékfelülettel elméletileg kihasználható évi szélenergia kilowattórában kifejezve igen jóközelítéssel: /-8760 20 Em ,x = J 0.000364 v,' dt, 0 tehát a 2. sz. ábrában a görbe alatti terület az 1 m2 szélkerékfelülettel elméletileg kihasználható évi szélenergia mennyiségét adja. 25 A 2. sz. ábrából egyébként látható az is, hogy általában véve csak a 3—9 m/sec. erősségű szeleket érdemes kihasználni. Ennek tekintetbe vételével a mérés helyén felállított 1 m2 hasznos felületű szél-30 kerék teoretikusan évi r8760 J 0.000364 v; 3 dt = 160 0 Kwóra energiát vclna kéipes termelni, azonban csak úgy, ha a szélkerék terhelése a mindenkori szélsebességnek meg-35 felelőleg akiként történik, hogy a szélke-2 ré'k síkján a levegő mindig v = ^ vi sebességgel áramlik át. (Természetesen to vábbi veszteségek keletkeznek a csapsur! ód ások s a berendezések egyéb veszt.í-40 ségei stb következtében.) Ha a terhelés olyan, hogy a fenti kikötés teljesítve nincs, úgy a szélkerék nem dolgozhat optimális hatásfokkal. Pl. egy egyszerű vízemelésre használt berendezés 45 közelítőleg csak a kétszeresen vonalkázott területtel arányos energiát termelheti (ha a szélkerék üzeme v = 6 m/sec. középsebességre van beállítva), mivel a 6 m/sec. szélsebesség alatt a terhelés túl nagy, efelett pedig túl kicsiny. Ennek oka az, 5 hogy a vízemelő-berendezés teljesítménye vi = 6 m/sec. felett a szélsebességgel (közelítéssel) csak lineárisan arányos (ugyanis a szélkerék-fordulatszám a szélsebességgel arányos lévén, az emelt víz- 5 mennyiség is arányos a szélsebességgel), viszont vi = 6 m/sec. alatt a túl nagy terhelés következtében a szélkerék hasznosítási tényezője = -T — rohamosan csökken-Ijo vén, a fordulatszám s így az emelt víz- 6 mennyiség is hirtelen igen kicsiny lesz. A szélenergia gazdaságos kihasználása a fentiek szerint csak akként történhet, ha a szélkerék terhelése v1 = 3—9 m/sec. értékek között az elméletileg kitermel- 6; hető és kilowattokban kifejezett Lma x . — 0.000364 vi3 teljesítményhez igazodik. Ha a szélkerék elektromos áramfejlesztésre használtatik fel, ekkor fennáll: hogy ti. Lma x . = 0:000864- v^ .r, = Ea . Ia , ahol 71 a TI szélkeréknél fellépő további veszteségek, a súrlódási munkák s az egyenáramú dynamónál fellépő veszteségek miatti és a szélkerék fordulatszámától gyakorlatilag függetlennek vehető hatás- 7; fokot, (Ea ) az egyenáramú dynamó armatúrájában indukált feszültséget, (Ia ) pedig az armatúraáram erősségét jelenti. E találmány a terhelés megválasztása szempontjából a most leírt eljárást való- 8( sítja meg és mint berendezés egy egészen speciális felépítésű egyenáramú dynamóból áll, mely kizárólag csak fluktuáló, légnemű és folyadékáramlásokat hasznosító erőgépekkel (pl. szélkerék) kapcso- 8Í latban használható. E dynamó működését a következők jellemzik: a) A külső, — vagy saját gerjesztésű egyenáramú dynamó, — mely akkumulátortöltésre van megszerkesztve — köz- 9( vetlenül va.gy fogaskerék-kényszerkapcsolás útján a szélkeréktől nyeri meghajtását, tehát a fordulatszáma a már leírt terhelési elv megvalósítása következtében a szél sebességével arányos. Ennek 9r dacára azonban egyik főjellegzetessége, hogy a fordulatszámtól függetlenül közel állandó feszültséget szolgáltat. b) Az armatúra tekercselés saját ellenállása a különböző szélsebességeknek meg- k felelőleg automatikusan úgy változik, hogy kis szélsebességeknél igen nagy, nagy szélsebességeknél aránylag kicsiny az ellenállás, ebből kifolyólag a szélkerék terhelése az alább részletezendő mérete- IC
