Zákon o větrném profilu - Wind profile power law

The zákon o větrném výkonu je vztah mezi rychlostmi větru v jedné výšce a rychlostmi v jiné.

Definice

Vztah zákona o výkonu větrného profilu je

{ displaystyle { frac {u} {u_ {r}}} = { bigg (} { frac {z} {z_ {r}}} { bigg)} ^ { alpha}}

kde ${ displaystyle u}$ je rychlost větru (v metrech za sekundu) ve výšce ${ displaystyle z}$ (v metrech) a ${ displaystyle u_ {r}}$ je známá rychlost větru v referenční výšce ${ displaystyle z_ {r}}$ . Exponent ( ${ displaystyle alpha}$ ) je empiricky odvozený koeficient, který se mění v závislosti na stabilitě atmosféry. Pro neutrální stabilita podmínky, ${ displaystyle alpha}$ je přibližně 1/7 nebo 0,143.

Aby bylo možné odhadnout rychlost větru v určité výšce z, vztah by byl přeskupen

{ displaystyle u = u_ {r} { bigg (} { frac {z} {z_ {r}}} { bigg)} ^ { alpha}}

Při hodnocení větrných zdrojů se obecně předpokládá, že hodnota 1/7 pro α je konstantní, protože rozdíly mezi těmito dvěma úrovněmi nejsou obvykle tak velké, aby vnesly do odhadů podstatné chyby (obvykle <50 m). Když se však použije konstantní exponent, nebere to v úvahu drsnost povrchu, posun klidných větrů z povrchu v důsledku přítomnosti překážek (tj. Posunutí v nulové rovině) nebo stabilitu atmosféry.^[1]^[2] V místech, kde stromy nebo struktury brání větru blízkému povrchu, může použití konstantního 1/7 exponentu přinést docela chybné odhady a profil větru je výhodné. I za neutrálních podmínek stability je exponent 0,11 vhodnější na otevřené vodě (např. Pro větrné farmy na moři), než 0,143,^[3] což je vhodnější pro otevřené povrchy.

Limity

Profil větru atmosférického mezní vrstva (povrch na přibližně 2 000 metrů) je obecně logaritmické povahy a je nejlépe jej aproximovat pomocí profil větru rovnice, která odpovídá drsnosti povrchu a atmosférickému stabilita. Vztahy mezi povrchovou energií a větrem se často používají jako alternativa k logaritmickým prvkům větru, když nejsou k dispozici informace o drsnosti povrchu nebo stabilitě.

Aplikace

Zákon o moci se často používá v síla větru hodnocení^[4]^[5] kde vítr rychlosti ve výšce turbíny ( ${ displaystyle geq}$ 50 metrů) je třeba odhadnout z pozorování blízkého povrchového větru (~ 10 metrů) nebo tam, kde musí být údaje o rychlosti větru v různých výškách upraveny na standardní výšku^[6] před použitím. Profily větru jsou generovány a použity v řadě modely rozptylu znečištění ovzduší.^[7]

Hustota větrné energie

Odhady hustoty větrné energie jsou prezentovány jako třída větru v rozmezí od 1 do 7. Rychlosti jsou průměrné rychlosti větru v průběhu roku,^[8] i když rozdělení frekvence rychlosti větru může poskytnout různé hustoty výkonu pro stejnou průměrnou rychlost větru.^[9]

Třída	10 m (33 stop)		30 m (98 stop)		50 m (164 stop)
Třída	Hustota větrné energie (W / m²)	Rychlost m / s (mph)	Hustota větrné energie (W / m²)	Rychlost m / s (mph)	Hustota větrné energie (W / m²)	Rychlost m / s (mph)
1	0 - 100	0 - 4.4 (0 - 9.8)	0 - 160	0 - 5.1 (0 - 11.4)	0 - 200	0 - 5.6 (0 - 12.5)
2	100 - 150	4.4 - 5.1 (9.8 - 11.5)	160 - 240	5.1 - 5.9 (11.4 - 13.2)	200 - 300	5.6 - 6.4 (12.5 - 14.3)
3	150 - 200	5.1 - 5.6 (11.5 - 12.5)	240 - 320	5.9 - 6.5 (13.2 - 14.6)	300 - 400	6.4 - 7.0 (14.3 - 15.7)
4	200 - 250	5.6 - 6.0 (12.5 - 13.4)	320 - 400	6.5 - 7.0 (14.6 - 15.7)	400 - 500	7.0 - 7.5 (15.7 - 16.8)
5	250 - 300	6.0 - 6.4 (13.4 - 14.3)	400 - 480	7.0 - 7.4 (15.7 - 16.6)	500 - 600	7.5 - 8.0 (16.8 - 17.9)
6	300 - 400	6.4 - 7.0 (14.3 - 15.7)	480 - 640	7.4 - 8.2 (16.6 - 18.3)	600 - 800	8.0 - 8.8 (17.9 - 19.7)
7	400 - 1000	7.0 - 9.4 (15.7 - 21.1)	640 - 1600	8.2 - 11.0 (18.3 - 24.7)	800 - 2000	8.8 - 11.9 (19.7 - 26.6)

Viz také

Protokolujte profil větru

Reference

^ Touma, J.S., 1977, Závislost energetického zákona profilu větru na stabilitě pro různá místa, J. Air Pollution Control Association, sv. 27, str. 863-866
^ Counihan, J., 1975, Adiabatické mezní vrstvy atmosféry: Přehled a analýza dat z období 1880-1972, Atmosférické prostředí, svazek 79, str. 871-905
^ Hsu, S.A., E.A. Meindl a D.B. Gilhousen, 1994, Stanovení exponentu profilu síly podle zákona za podmínek téměř neutrální stability na mořiJ. Appl. Meteorol., Sv. 33, str. 757-765
^ Elliott, D.L., C.G. Holladay, W.R. Barchet, H.P. Foote a W.F. Sandusky, 1986, Pacific Northwest Laboratory, Richland, WA. Atlas zdrojů větrné energie Spojených států
^ Peterson, E.W. a J.P. Hennessey, Jr., 1978, O použití zákonů o síle pro odhady potenciálu větrné energieJ. Appl. Meteorology, sv. 17, str. 390-394
^ Robeson, S.M. a Shein, K.A., 1997, Prostorová soudržnost a úpadek rychlosti a výkonu větru v severovýchodní části Spojených států, Fyzická geografie, sv. 18, str. 479-495
^ Beychok, Milton R. (2005). Základy disperze komínového plynu (4. vydání). publikováno autorem. ISBN 0-9644588-0-2.
^ Třídy hustoty větrné energie na 10 ma 50 m
^ Porovnání průměrné roční větrné energie na třech místech se stejnou rychlostí větru.

[1] Touma, J.S., 1977, Závislost energetického zákona profilu větru na stabilitě pro různá místa, J. Air Pollution Control Association, sv. 27, str. 863-866

[2] Counihan, J., 1975, Adiabatické mezní vrstvy atmosféry: Přehled a analýza dat z období 1880-1972, Atmosférické prostředí, svazek 79, str. 871-905

[3] Hsu, S.A., E.A. Meindl a D.B. Gilhousen, 1994, Stanovení exponentu profilu síly podle zákona za podmínek téměř neutrální stability na mořiJ. Appl. Meteorol., Sv. 33, str. 757-765

[4] Elliott, D.L., C.G. Holladay, W.R. Barchet, H.P. Foote a W.F. Sandusky, 1986, Pacific Northwest Laboratory, Richland, WA. Atlas zdrojů větrné energie Spojených států

[5] Peterson, E.W. a J.P. Hennessey, Jr., 1978, O použití zákonů o síle pro odhady potenciálu větrné energieJ. Appl. Meteorology, sv. 17, str. 390-394

[6] Robeson, S.M. a Shein, K.A., 1997, Prostorová soudržnost a úpadek rychlosti a výkonu větru v severovýchodní části Spojených států, Fyzická geografie, sv. 18, str. 479-495

[7] Beychok, Milton R. (2005). Základy disperze komínového plynu (4. vydání). publikováno autorem. ISBN 0-9644588-0-2.

[8] Třídy hustoty větrné energie na 10 ma 50 m

[9] Porovnání průměrné roční větrné energie na třech místech se stejnou rychlostí větru.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

Síla větru
Síla větru	Vysoká nadmořská výška Dějiny Podle země Pozemní vozidla Na moři Turbíny na veřejném displeji Větrný mlýn
Větrné farmy	Ve vlastnictví Společenství Farmy podle zemí Offshore farmy podle země Pobřežní farmy
Větrné turbíny	Aerodynamika Ve vzduchu Drak bočního větru Design Plovoucí Gondola Rozteč ložiska QBlade Malý Nekonvenční Svislá osa Savonius Darrieus Otočný systém Otočné ložisko Pohon zatáčení
Větrné elektrárny	Poradenské společnosti Vedení farmy Výrobci Software Větrné
Výrobci	Enercon GE Wind Energy počítaje v to GE Wind offshore Goldwind Nordex Senvion Siemens Gamesa Suzlon Vestas
Koncepty	Betzův zákon Teorie hybnosti lopatkového prvku Faktor kapacity Energetická návratnost investice Předpověď větru Skladování energie v síti HVDC Přerušovanost Variabilita Laddermill Čistý energetický zisk Hodnocení zdrojů Úložný prostor Dotace Poměr špičky a rychlosti Virtuální elektrárna Větrné hybridní energetické systémy Zákon o větrném profilu
Kategorie Commons Portály: Energie Obnovitelná energie