Что считает этот калькулятор
Калькулятор мощности ветрогенератора оценивает мгновенную мощность, которую несёт ветер, проходящий через ротор турбины. Это именно мощность (энергия за единицу времени), а не накопленная за период энергия — результат выводится в ваттах (Вт), киловаттах (кВт) и метрических лошадиных силах (л.с.). Инструмент показывает теоретически доступную мощность ветра: он намеренно не учитывает КПД турбины и коэффициент использования энергии ветра, поэтому полученное значение — это идеализированный верхний предел.
Как пользоваться
Введите три значения: диаметр ротора R в метрах (полный диаметр окружности, которую заметают лопасти), плотность воздуха d в кг/м³ (около 1,2 на уровне моря) и скорость ветра v в м/с. Все величины уже в системе СИ, так что переводить ничего не нужно. Нажмите «Рассчитать», и калькулятор покажет доступную мощность в Вт, кВт и л.с.
Разбор формулы
Ометаемая площадь равна \(S = \frac{\pi R^{2}}{4}\), где R — диаметр (радиус \(r = R/2\)). Поток кинетической мощности движущегося воздуха выражается как
$$E = \frac{1}{2} \cdot S \cdot d \cdot v^{3}$$Обратите внимание: мощность растёт пропорционально кубу скорости ветра и квадрату диаметра ротора — удвоение скорости ветра увеличивает мощность в восемь раз, а удвоение диаметра ротора — в четыре раза.
Пример расчёта
При R = 8 м, d = 1,2 кг/м³, v = 5 м/с:
$$S = \frac{\pi \times 8^{2}}{4} = 16\pi \approx 50{,}265 \text{ м}^2$$Тогда
$$E = 0{,}5 \times 50{,}265 \times 1{,}2 \times 5^{3} = 0{,}5 \times 50{,}265 \times 1{,}2 \times 125 \approx 3769{,}9 \text{ Вт} \approx 3{,}77 \text{ кВт} \approx 5{,}13 \text{ л.с.}$$Частые вопросы
Это реальная электрическая мощность турбины? Нет. Это «сырая» аэродинамическая мощность самого ветра. Реальная отдача = E × коэффициент использования энергии ветра Cp × механический и электрический КПД. Предел Бетца ограничивает извлекаемую долю значением \(16/27 \approx 0{,}593\); типичные турбины достигают \(C_p \approx 0{,}35\text{–}0{,}45\).
R — это радиус или диаметр? Здесь R — полный диаметр ротора. Радиус калькулятор вычисляет внутри как R/2 через формулу \(S = \frac{\pi R^{2}}{4}\).
Какую плотность воздуха использовать? Около 1,2 кг/м³ на равнине или на уровне моря (1,225 при 15°C в стандартной атмосфере). Плотность падает с высотой, ростом температуры и влажности, а это снижает доступную мощность.
