3.2. Валовый теоретический ветроэнергетический ресурс

Возможности использования ветровой энергии, поступающей на идеальную ветроэнергетическую установку. При оценке возможностей использования кинетической энергии ветрового потока для получения электрической энергии следует учитывать, что даже в идеальных условиях для ее выработки может быть использована лишь часть энергии ветра. Под идеальным ветряком понимается ветроколесо, для которого выполняются следующие условия:

ось вращения ветроколеса параллельна скорости ветра;

ветроколесо состоит из бесконечно большого числа лопастей очень малой ширины;

профильное сопротивление крыльев ветряка равно нулю, а циркуляция вдоль лопасти постоянна;

потерянная скорость воздушного потока на ветроколесе постоянна по всей сметаемой поверхности ветряка;

угловая скорость ветроколеса стремится к бесконечности.

Из классической теории идеального ветряка вытекают следующие основные положения:

1. Максимальное значение коэффициента использования энергии ветра, названного по имени ученых, определивших его величину, коэффициентом Жуковского-Бетца, равняется .

2. Потеря скорости ветра в плоскости ветроколеса равна одной трети исходной скорости ветра.

3. Полная потеря исходной скорости ветра за ветроколесом в два раза больше потери скорости в плоскости ветроколеса.

Максимальная возможность идеальных ветроэнергетических установок преобразовывать кинетической энергии ветра в электрическую энергию характеризует величину валового теоретического ветроэнергетического ресурса.

Предельное количество электрической энергии, «вырабатываемой» при поступлении ветрового потока на единицу ометаемой площади идеальной ветроэнергетической установки. Удельная часовая производительность идеальной ветроэнергетической установки при поступлении ветрового потока на единицу (1 м²) ометаемой площади ее ветроколеса, может оцениваться выражением для:

одного часа t-го интервала j-го месяца

часового интервала в j-м месяце

.

Предельное количество электрической энергии, «вырабатываемой» при поступлении ветрового потока на ветроколесо одной идеальной ветроэнергетической установки. Оценка предельного количества энергии, «вырабатываемой» одной ветроэнергетической установки, производится для:

одного часа t-го интервала суток j-го месяца

,

всего t-го интервала суток j-го месяца

,

часового интервала времени в j-м месяце

;

всего j-го месяца

;

годового интервала - 12 – месяцев года

Предельное количество электрической энергии, «вырабатываемой» идеальными ветроэнергетическими установками, размещенными на рассматриваемой территории. Для оценки максимального количества энергии, «вырабатываемой» идеальными ветроэнергетическими установками на территории площадью S_i (м²), также используется, коэффициент Жуковского-Бетца. Величина этой энергии составит для:

одного часа t-го интервала суток j-го месяца

,

всего t-го интервала суток j-го месяца

,

часового интервала в j-м месяце

;

всех часов j-го месяца

;

двенадцати месяцев года

.

Валовый теоретический ветроэнергетический ресурс рассматриваемой r-й территориальной единицы для каждой h-й высоты и генератора g-го вида складывается из соответствующих валовых ресурсов i-х выделенных территорий, в нее входящих, т.е.

,

где

- множество выделенных однородных по скоростным характеристикам ветра территорий, составляющих r-ю территориальную единицу.

Предельное количество электрической энергии, «вырабатываемой» идеальными ветроэнергетическими установками, размещенными на рассматриваемой территории, в расчете на единицу площади территории. Значение этого удельного показателя определяется для:

одного часа t-го интервала суток j-го месяца

,

всего t-го интервала суток j-го месяца

,

- часового интервала в j-м месяце

всех часов j-го месяца

двенадцати месяцев года