Tài liệu Năng lượng từ sức gió và dòng chảy

Cối xay gió là một biểu hiện của việc lợi dụng sức gió để tạo ra năng lượng cơ học phục vụ sản xuất và đời sống của ông cha chúng ta từ nhiều thế kỷ trước. Vào thời trung cổ chúng có mặt rộng rãi ở nhiều nước, nhất là ở châu Âu, là nguồn động lực để bơm nước, xay bột, ép dầu và làm giấy. Ngày nay hệ thống biến đổi năng lượng gió chỉ còn để bơm nước và phát điện tại những vùng sâu, vùng xa.
Điều kiện trước hết cần thiết cho việc khai thác một cách kinh tế năng lượng gió là sự hiểu biết về chế độ gió của vùng nghiên cứu, điều này đã được ghi trong bản đồ. Các turbin gió chỉ bắt đầu quay tại vận tốc gió 2 – 3 m/s, vận tốc này gọi là vận tốc cắt.Công suất P của turbin gió tỷ lệ bậc 3 với vận tốc gió và được tính theo công thức sau:
P = (3.1)
Với: v - vận tốc gió (m/s)
r - khối lượng riêng của không khí (kg/m[SUP]3[/SUP])
A - diện tích bề mặt cánh (m[SUP]2[/SUP])
Công suất P của turbin cũng có thể được tính theo công thức kinh nghiệm:
P = 0,2D[SUP]2[/SUP]v[SUP]3 [/SUP](3.2)
Trong đó: D - đường kính ngoài của turbin (m)
0,2 - hệ số đặc trưng cho cấu tạo của turbin
Để nghiên cứu tính chất hoạt động của các turbin gió và khả năng chuyển đổi sức gió người ta đưa ra hệ số công suất, là tỷ số giữa công suất đầu ra thực tế của turbin với công suất lý thuyết. Hệ số công suất phụ thuộc vào tỷ số giữa vận tốc đầu cánh với vận tốc gió (hình 3.2). Công suất danh nghĩa của turbin gió bị hạn chế việc thiết kế thường đạt tại vận tốc 10 – 12 m/s.
Một điều bất lợi đối với turbin gió là nó chỉ sử dụng được ở những nơi có gió thổi. Ngoài ra, các thiết bị kèm theo để biến đổi năng lượng gió thành năng lượng điện rất đắt tiền, thí dụ: các bộ điều chỉnh ăcqui, thiết bị chống nhiễu cho sóng vô tuyến dân dụng, Để tích luỹ năng lượng cho những thời gian không có gió, người ta đã nghĩ đến việc nghiên cứu thiết kế và sử dụng các bể lưu trữ khinh khí hoặc bể lưu trữ khí nén.