Công cụ này tính gì?
Máy Tính Công Suất Tua-bin Gió ước lượng công suất tức thời mà luồng gió mang theo khi thổi qua rotor của tua-bin. Đây là công suất (năng lượng trên một đơn vị thời gian), được biểu thị theo watt (W), kilowatt (kW) và mã lực hệ mét (PS) — chứ không phải lượng năng lượng tích lũy trong một khoảng thời gian. Công cụ cho biết công suất gió lý thuyết có sẵn; nó cố tình không áp dụng bất kỳ hiệu suất tua-bin hay hệ số công suất nào, vì vậy con số này là giới hạn trên trong điều kiện lý tưởng.
Cách sử dụng
Nhập ba giá trị: đường kính rotor \(R\) tính bằng mét (đường kính trọn vẹn của vòng tròn mà cánh quạt quét qua), mật độ không khí \(d\) tính bằng kg/m³ (khoảng 1,2 ở mực nước biển) và tốc độ gió \(v\) tính bằng m/s. Tất cả thông số đều đã ở đơn vị SI nên bạn không cần quy đổi gì thêm. Nhấn nút tính để xem công suất có sẵn theo W, kW và PS.
Giải thích công thức
Diện tích quét là $$S = \frac{\pi R^{2}}{4}$$ trong đó \(R\) là đường kính (bán kính \(r = R/2\)). Thông lượng công suất động năng của khối không khí chuyển động là $$E = \frac{1}{2} \cdot S \cdot d \cdot v^{3}$$ Lưu ý rằng công suất tỉ lệ với lập phương của tốc độ gió và bình phương của đường kính rotor — tốc độ gió tăng gấp đôi thì công suất tăng gấp tám lần, còn đường kính rotor tăng gấp đôi thì công suất tăng gấp bốn lần.
Ví dụ minh họa
Với \(R = 8\) m, \(d = 1{,}2\) kg/m³, \(v = 5\) m/s: $$S = \frac{\pi \times 8^{2}}{4} = 16\pi \approx 50{,}265 \text{ m}^2$$ Khi đó $$E = 0{,}5 \times 50{,}265 \times 1{,}2 \times 5^{3} = 0{,}5 \times 50{,}265 \times 1{,}2 \times 125 \approx 3769{,}9 \text{ W} \approx 3{,}77 \text{ kW} \approx 5{,}13 \text{ PS}$$
Câu hỏi thường gặp
Đây có phải công suất điện thực tế của tua-bin không? Không. Đây là công suất khí động học thô có trong gió. Công suất thực tế = \(E \times\) hệ số công suất \(C_p \times\) hiệu suất cơ học/điện. Giới hạn Betz giới hạn phần năng lượng có thể khai thác ở mức tối đa \(16/27 \approx 0{,}593\); các tua-bin thông thường đạt \(C_p \approx 0{,}35\text{–}0{,}45\).
R là bán kính hay đường kính? \(R\) ở đây là đường kính trọn vẹn của rotor. Máy tính sẽ tự suy ra bán kính bằng \(R/2\) thông qua công thức \(S = \pi R^{2}/4\).
Nên dùng mật độ không khí nào? Khoảng 1,2 kg/m³ ở vùng đồng bằng hoặc mực nước biển (1,225 ở 15°C theo khí quyển tiêu chuẩn). Mật độ giảm theo độ cao, nhiệt độ và độ ẩm, từ đó làm giảm công suất có sẵn.
