Raportul vitezei în vârful palei (TSR)
Raportul dintre viteza liniară a vârfului palei și viteza vântului neperturbat; turbinele mari cu trei pale sunt proiectate pentru valori de circa 7–10.
Raportul vitezei în vârful palei (TSR, simbol λ) este principalul parametru adimensional de funcționare al unui rotor:
unde ω este viteza unghiulară a rotorului (rad/s), R lungimea palei, iar v viteza vântului liber. Fiecare design de rotor are un TSR la care coeficientul de putere Cp e maxim; dacă rotorul se învârte prea încet, vântul trece prin spații fără să fie folosit, iar dacă se învârte prea repede, palele se comportă ca un disc plin și curentul de aer îl ocolește.
Valori ideale tipice:
- Turbine mari cu trei pale: λ ≈ 7–10
- Rotoare cu două pale: λ ≈ 9–12
- Mori de vânt cu multe pale pentru pomparea apei: λ ≈ 1–2, cuplu mare, dar Cp mic
- Turbine pe curenți de maree: λ ≈ 4–6, limitat de cavitație
Turbinele cu viteză variabilă urmăresc TSR-ul ideal sub viteza nominală a vântului, ajustând cuplul generatorului. Peste viteza nominală, sistemul de control se îndepărtează intenționat de el cu ajutorul controlului unghiului palelor (pitch).
În practică, limita de sus o dă chiar viteza vârfului palei. Turbinele de pe uscat sunt de obicei limitate la 75–90 m/s din cauza zgomotului, pentru că zgomotul aerodinamic crește abrupt cu viteza vârfului; cele offshore merg la 90–105 m/s, limitate mai ales de eroziunea bordului de atac de către picăturile de ploaie. Un rotor offshore de 230 m, cu viteza vârfului de 100 m/s, se rotește cu doar circa 8 rot/min.
Termeni înrudiți
Toți termenii →- Limita Betz
Fracțiunea maximă teoretică din energia cinetică a vântului pe care o poate extrage un rotor deschis: 16/27, adică circa 59,3%.
- Curba de putere
Relația dintre viteza vântului la înălțimea butucului și puterea electrică a unei turbine, folosită împreună cu distribuția vitezelor vântului pentru a estima producția anuală de energie.
- Reglajul unghiului palelor (pitch control)
Rotirea palelor unei turbine eoliene în jurul axei lor longitudinale pentru a schimba unghiul de atac, folosită la limitarea puterii peste viteza nominală a vântului, la pornirea și la oprirea rotorului.
- Viteza nominală a vântului
Cea mai mică viteză a vântului la care o turbină atinge puterea nominală, de regulă 10–13 m/s la turbinele moderne de mare putere.
- Aria baleiată a rotorului
Aria cercului descris de palele aflate în rotație; puterea unei turbine eoliene e direct proporțională cu ea, iar ea crește cu pătratul diametrului rotorului.