Fråga:
Väderkvarnar i tomma fält. Varför inga träd?
Physther
2016-11-23 18:51:59 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jag har märkt att väderkvarnar i allmänhet är byggda i tomma fält utan träd runt, och jag har undrat varför ...

En väderkvarn är i allmänhet mycket högre än träd och jag kan föreställa mig att träd påverkar faktiskt inte flödet (se bild).

enter image description here

Men är det anledningen till att det inte finns något eller finns det något annat som får dem att slösa så mycket utrymme runt? Och är hastighetsprofilen från första figuren realistisk?

Om jag söker efter teorin om extern konvektion ser hastighetsprofilen ut så här för flöde över en platå: enter image description here I det andra fallet, skulle inte hastigheten vara högre om det finns ett hinder? Eller beror det på att hindret är ett poröst medium som dämpar flödet? Och slutligen, ser hastighetsprofilen på jordnivå så ut? Finns det verkligen ett ursprung till det, eller är det helt turbulent hela vägen?

Jag gissar att det är enkelt att bygga och tillståndsfrågor är främsta skäl. Men jag väntar på den bosatta experten på vindenergi och hans svar.
Men efter konstruktion kan du plantera träd. Och ändå händer detta inte. När det gäller tillståndet ser jag inte sambandet med träden. Kan du snälla förklara mer vad du menar med det? (Tänk på att vi talar om några hundra kvadratmeter där det inte finns annat än åkrar (eller grödor på vissa platser).
@Paul "Men efter konstruktion kan du plantera träd" - Träd tenderar inte att växa bra där det är starka vindar. Ta reda på anledningen till själv;)
Där jag bor kan turbinerna inte befinna sig inom flera hundra meter från någon skogsparti, bäck, väg, hus etc. Det är regler för att skydda dessa områden från både störningar i byggandet och eventuella pågående störningar eller risker som kan uppstå under 20 år av drift.
Tack, Kate! Det var vad jag tänkte i början. Så jag antar att det är en kombination av allt, fysik, regler, biologi etc.
Tre svar:
410 gone
2016-11-23 20:03:53 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Träd ökar turbulensen i luften som når turbinerna. Det skapar alla möjliga ojämna, snabbt skiftande laster på knivarna och strukturen. Det ökar underhållskostnaderna, minskar tillgängligheten, minskar kapacitetsfaktorn och minskar livslängden för turbinen. Så högre kostnader, lägre intäkter.

Ett av sätten vi mäter påverkan på är ytjämnhetskoefficienten $ z_0 $. Här är siffrorna från boken " Wind Energy - The Facts". Som du kan se har skog och skog en mycket högre $ z_0 $ än öppen jordbruksmark - och det betyder högre turbulens.

Öppet mark gör också fysisk tillgång till platsen enklare. Det är särskilt viktigt under konstruktion, när mycket långa fordon bär varje blad (40-60 meter långt) i ett stycke.

enter image description here

Bra! Tack så mycket! Det är helt vettigt!
Turbulens: vilket också är förklaringen till att de mest moderna typerna (säg navhöjder på ~ 160 meter) faktiskt är genomförbara och ekonomiskt lönsamma inom skogarna. Enklare åtkomst är också bara delvis ett problem eftersom odlade skogar har en sund infrastruktur för tunga maskiner som skördare. (Trots andra ekologiska problem som fåglar.)
Simon Richter
2016-11-23 22:43:32 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Det finns också ett icke-tekniskt skäl: de människor som är mest öppna för att placera turbiner på deras mark är jordbrukare som är intresserade av extrainkomster.

Turbiner är (ännu) inte placerade nära byggnader upp områden, som i allmänhet lämnar stora gårdar, outvecklade partier och naturreservat. Att få bygglov för ett kommersiellt företag i ett naturreservat är nära omöjligt och outvecklade tomter kan zonindelas för bostäder, vilket också skulle förbjuda uppförande av vindkraftverk.

Det låter som en bra anledning. Tänkte aldrig på det.
Den anledningen är bara hälften av sanningen. I själva verket delar skogsägare samma incitament som "jordbrukare" (eller mer exakt ägare av respektive jordbruksmark). Efter att ha uppfört kraftverk finns det en sekundär inkomst i båda fallen. (Frågan är om träd och skogar som inte nödvändigtvis är naturreservat.)
Brian Drummond
2016-11-23 19:05:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Titta på hur och varför Betz-gränsen fungerar.

När energin går förlorad i ditt första diagram till träden, expanderar luftströmmen genom och runt träden och saktar ner.

Denna avmattning minskar den tillgängliga energin för turbinen.

(not. Jag är inte den bosatta experten på vindenergi!)

Tack, Brian. Tja, den kinetiska energin under propellern skulle vara lägre på grund av träden, men ingen bryr sig om den delen (så länge träden är mindre). Så med eller utan träd bör flödet på propellernivå inte påverkas, eller hur? Detta, om den första bilden representerar ett verkligt fall. Om den andra bilden är mer realistisk, kommer den att påverka flödet. Betz lag är intressant, men jag tycker inte är relevant för just denna fråga. Jag visste inte om det, tänkte, så tack!
Nej. Betz-insikten är att den långsammare rörliga luftmassan måste uppta en större volym (tänk på en bred långsam flod istället för snabba grunda forsar, båda bär samma massflöde). Därför måste den expandera - och det betyder uppåt, in i turbinens väg. Om den förändringen i flödet är laminär eller turbulent beror på "Reynolds-nummer" och vindhastighet, men om det är turbulent kan du förvänta dig större problem.


ⓘ
Denna fråga och svar översattes automatiskt från det engelska språket.Det ursprungliga innehållet finns tillgängligt på stackexchange, vilket vi tackar för cc by-sa 3.0-licensen som det distribueras under.
Loading...