소형 풍력발전시스템의 출력 한계
풍력 발전기는 바람의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치입니다. 이 에너지 변환을 위해 바람의 운동 에너지는 발전기를 돌리는 기계 에너지로 변환되어야 합니다. 풍력 발전기는 풍력 발전기의 가장 중요한 구성 요소이며, 풍력 발전기의 전반적인 효율은 포터의 모양에 달려 있습니다. 이 로커는 여전히 발전하고 있으며, 수많은 아이디어가 나오고 있다.
풍력발전기 포터의 분류 2가지
풍력발전기 포터들은 바람이 불어오는 방향에 대해 로터 샤프트들이 회전하고, HAWK와 VAST로 분류되는 방향이다. HAWK는 포터의 회전축을 바람의 방향과 수평선에 배치하고, VAST는 바람의 방향과 수직을 이루며, HAWK의 장점은 바람이 부는 지역을 효율적으로 확장할 수 있다는 것이다. 풍력발전기의 발전을 증가시키기 위해서는 풍력발전기가 1차적으로 받는 에너지 양을 증가시키고, 풍력발전기가 면적에 비례하므로 풍력발전기의 면적을 효율적으로 증가시키는 것이 중요하다. HAWK는 블레이드가 회전하는 영역이 바람을 받는 영역이기 때문에 효율적인 형태가 됩니다. 한편, 블레이드의 회전면은 항상 바람의 방향에 수직으로 해야 하므로, VAST의 경우, 포터를 바람의 방향과 관계없이 급랭할 수 있는 장점이 있는 포터와 바람의 방향에 맞춰주는 장치가 여전히 필요하다. 따라서 회전자를 바람의 방향과 일렬로 배치할 수 있는 기계적인 장치 및 제어 시스템이 필요하지 않다. 반면에 블레이드의 회전 표면은 바람을 효과적으로 받지 못하거나 블레이드의 수를 비효율적으로 증가시키거나 풍력이 적합한 지역에 비해 블레이드 음량을 증가시킵니다. 또한, 날개 회전면의 절반은 바람을 떨어뜨림으로써 효율이 감소합니다. 이러한 단점 때문에 VAST는 도시 녹화 및 녹색 건물 건설에 제한되었지만 다양한 방식으로 VAST가 개발되고 대중화되었습니다. 다양한 로터 방식별 효율의 차이가 있으며, 물리적 한계 효율은 0.59로 베이츠가 증명한 풍력에너지 효율의 한계 값은 포터의 종류와 관계없이 적용되었다. 대표적인 VAST인 사보니우스 타입의 경우, 이 사보니우스는 기본적으로 드래그에 기초한 에너지를 흡수하므로 효율이 0.3을 초과하기 어렵다. IERS의 경우 리프트에 기초한 에너지를 흡수하므로 0.35 정도의 한계를 가지고 있다. 반면 HAWK의 경우 블레이드의 수는 3인 프로펠러 모양의 포터에 가깝고, 사실상 효율 평면에서는 0.48에서 0.52 사이여서 확대의 이점을 크게 활용할 수 있다.
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