Spørgsmål:
Hvorfor bygger vi ikke bare en kæmpe vindmølle?
Chong Lip Phang
2016-02-23 07:03:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Effekten genereret af en vindmølle er givet af:

$$ \ mathrm {Power} = \ frac {1} {2} C \ rho AV ^ 3 $$

Hvor:

  • $ \ rho = \ text {Lufttæthed} $
  • $ C = \ text {Ydelseskoefficient} $
  • $ A = \ text {Frontal area} $
  • $ V = \ text {Vindens hastighed} $

Med andre ord er kraften proportional med kvadrat af bladernes længde og terningen af ​​vindens hastighed. Som vi ved, er vindhastighederne høje i store højder. Så i stedet for at bygge mange mindre vindmøller, hvorfor kan vi ikke bare bygge en kæmpe vindmølle, der f.eks. Er 1000 m høj? Det kan være en teknisk udfordring i starten, men bliver det ikke mere økonomisk i sidste ende? Burj Khalifa i Dubai har trods alt været 828 m høj.

Hvorfor kan vi ikke bygge tre i stedet for en søjle til at understøtte en sådan struktur? Hvorfor kan vi ikke bygge en på havet?

Vestas V164 har en nominel kapacitet på 8,0 MW, har en samlet højde på 220 m (722 ft), en diameter på 164 m (538 ft) er til offshore brug og er verdens største vindmølle med kapacitet siden introduktionen i 2014.

Omkostning vs fordel er normalt argumentet mod opskalering.
Men så er der også argumentet for innovation vs modstanden mod ændringer. Jeg ville elske at se nogle mobile (hjul / larvebane)> 1 km høje vindmøller understøttet af tværfundament masseproduceret ved en kyst, der er indsat overalt i havene!
To svar:
Olin Lathrop
2016-02-23 18:59:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ikke alt skaleres lineært. Især kræves tværsnitsarealet af understøtninger hurtigere end en strukturs højde, alt andet holdes konstant. Dette forklarer, hvorfor myrer har små tynde ben sammenlignet med elefanter. En myre, der er opskaleret lineært til elefantstørrelse, ville ikke være i stand til at stå eller knuste benene på prøve.

Det samme sker med vindmøller. Du får nogle fordele ved at gøre dem større, som du nævner, men du ignorerer også ulemperne. Ikke alene skal den strukturelle støtte til en stor turbine være uforholdsmæssigt større end en mindre, der er også mere vindbelastning, og at belastningen er højere op. Det lægger uforholdsmæssigt mere drejningsmoment på monteringen, der skal modvirkes på en eller anden måde.

Så er der produktions- og vedligeholdelsesproblemer. At bygge 500 m vinger vil være vanskelige, især i betragtning af at de skal samles i marken, hvor det vil være dyrere og sværere at klare sig godt end i et kontrolleret miljø på en fabrik.

Vindmøller har blevet meget stor i de senere år af de grunde, du nævner. Fremskridt med materiale og fremstilling muliggør muligvis, at de bliver endnu større og stadig giver økonomisk mening, men på grund af den ikke-lineære karakter af, hvordan forskellige ting skaleres, vil der altid være et endeligt sweet spot.

[Square-Cube-Law] (https://wikipedia.org/wiki/Square-cube_law) rammer igen!
Mister Mystère
2016-02-23 14:46:26 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Omkostningerne ved en vindmølle er ikke proportional med dens størrelse - ligesom alt, hvad der skal fremstilles, stiger omkostningerne eksponentielt, efterhånden som fremstillingen bliver mere kompleks, ud over hvad der er gjort. Med hensyn til fast ejendom på jorden kan opbygning af en kæmpe vindmølle være mere effektiv (måske ikke i virkeligheden, fordi stabilitetsproblemer kan kræve, at basen er meget bredere til det punkt, to møller kunne have passet), men det er på ingen måde betyder økonomisk. Hvorfor bygge den højeste skyskraber, der nogensinde er bygget (hvis ikke for berømmelsen), hvis du har plads til mange huse? For ikke at nævne den skræmmende fare ved at have en multitongenerator plus hundreder af meter roterende død, der truer med at dræbe nogen inden for en radius på 1,5 km, hvis tingene går galt. Jeg formoder også, at skakten vil have for høj inerti til at dreje med en fornuftig hastighed, når vinden ikke er konstant: den genererede spænding er proportional med skaftets hastighed. Til sidst glemte jeg næsten: vil du være den meget heldige mand, der klatrer 1 km stige til vedligeholdelse af generatoren? Okay, dette er mere en vittighed snarere end et rigtigt problem, da vindmøllen ville være så stor, at der kunne bygges en elevator inde i den, men det er en ting mere, som du ikke har brug for i vindmøller med rimelig størrelse.

Interessant. Jeg formoder, at vi kan bruge en elevator. :) Hvad angår sikkerhed og vedligeholdelse, vil du ikke hellere passe på en 1000 m vindmølle end hundreder af 100 m vindmøller, forudsat at vi går efter den formel?
@ChongLipPhang, hvis du har mange 100 m vindmøller, kan du gøre nogle i dag og nogle i morgen. Hvis du kun har en 1000 m turbine, skal du klatre det hele på en dag, ordne det og klatre ned igen. Medmindre du tilføjer et "rum" halvvejs op, hvor du kan sove, men så har du en hel masse andre problemer (installationer som vand og spildevand).
Der er også effekten af ​​nedetid: Hvis en af ​​100 vindmøller er ude af drift, er det ikke så meget. Hvis det er den eneste, har du problemer. 100 kan virke som et stort tal, men der er bare for mange ting imod kun at bygge en, efter min mening. Men hvem ved, måske var der ingen, der var i stand til at bygge en sådan vindmølle i de tidlige dage, og nu hvor vi kan, vinder naturbeskyttelse!
En anden fordel ved de "små" 100 m vindmøller er, paradoksalt nok, at du har brug for flere af dem. Hvilket bringer dig tættere på de økonomiske besparelser ved masseproduktion snarere end skræddersyet produktion til små mængder.


Denne spørgsmål og svar blev automatisk oversat fra det engelske sprog.Det originale indhold er tilgængeligt på stackexchange, som vi takker for den cc by-sa 3.0-licens, den distribueres under.
Loading...