Dit document is een complete samenvatting [31pag] en een mini samenvatting [2pag] (ideaal om snel eens je leerstof na te kijken) van het vak Wind Energy, gedoctoreerd door Joan Peuteman aan de Technologiecampus Gent van KU Leuven.
Dit vak maakt onderdeel uit van de Master in de industriële wete...
1.2 Power generation
Kinetic energy
Wind= Airflow containing kinectic energy → kinetic energy= 0.5*m*v²
Flowing air mass: m = ρ * A * v (ρ = air density)
Kinetic Power = 0.5 * ρ * A * v³ ➔ Variatie in windsnelheid maakt groot verschil in beschikbare power
→ Hierdoor dienen blades groot te zijn
OPM: Natuur zorgt voor veel verschillende factoren…
Windturbines op berg: ρ is kleiner → kinetic energy ↓
Atmosferische druk afh van temp → hoge temp → ρ ↓ → kinetic energy ↓
Betz Limit
Jammer genoeg niet alle kinetic power kan worden overgedragen aan de rotor blades
𝑣+𝑣𝑑
Windspeed passing rotor blades: 𝑣𝑏 = 2
Power extracted from the wind:
𝑃𝑏 = 0.5 ρ A 𝑣𝑏 (𝑣² + 𝑣𝑑 ²)
𝑃𝑏 = 𝐶𝑝 0.5 ρ A 𝑣³
𝑣
𝑣𝑑 = → Max power extracted: 𝑃𝑏,𝑚𝑎𝑥 = 𝐶𝑝,𝑚𝑎𝑥 0.5 ρ A 𝑣³
3
16
Max rotor efficiency: 𝐶𝑝,𝑚𝑎𝑥 = 27 = 59.3% => downwind speed = 1/3 van
upwind => maximale hvl power extracted
Realiteit: 80% van benz limit is al heel erg goed
Wind speeds
Power curve
v< cut in WS → geen rotatie → geen power
cut in WS < v < rated WS → rotatie ↑ → power ↑
rated WS < v < shut down WS → power mag niet verder stijgen (limitatie
in mechanische of elektrische design)
shut down WS < v → rotor bladen in feathering position (eigenlijk zo de
bladen draaien dat het amper wind vangt)
➔ shutdown probleem voor voorziening elek → backup capaciteiten in
stand-by staan
Indien α klein is → variaties in windsnelheid gaan beperkt blijven → kleinere variaties in power
OPM: Ongelijkheden in landschap zorgen niet enkel voor hogere weerstand maar ook voor turbulence → Power ↓
De wind surface boundry layer is belangrijk, kan varieren van 10 tot 100’en meters
Windsnelheid gaat in tijd ook sterk veranderen → zowel snelle als trage veranderingen → maakt voorspellingen moeilijk
Fluctuaties in de elektriciteitsproductie tegen gaan:
1. Meerdere windturbines plaatsen met verschil van locatie/tijd gaat voor beetje uitleveling zorgen
2. Derating van wind turbines, de fluctuaties vallen beetje beter op te vangen (pitch control)
Praktijk: indien rated WS < v < shut down WS → pitch control zo regelen dat de power constant blijf ondanks toch de
wind snelheid varieert.
De-rating: 80-90% -> kleinere power fluctions
De-rating: 50-60-70% -> power fluctions bijna verdwenen → ebe
,Wind turbines
Wind turbine types
To drive a mechanical load (lower speed, higher torque) (veel rotor bladen)
To drive an electrical generator (higher speed, lower torque) (minder rotor bladen)
Vertical axis wind turbines (VAWT) (Darrieus and Savonius)→ wind komt van alle richtingen, no yawing (voornamelijke
kleine powers)
Horizontal axis wind turbines (HAWT)
Up-wind turbine
Yawing mechanism needed (zorgen dat wieken juiste richting staan van wind)
flexibility of blades must be limited (avoiding a tower strike by the blades)
impact of the tower shadow on the torque is limited
Down-wind turbine
No separate yawing mechanism (the nacelle takes care of the yawing)
Rotor blades can be flexible (cheaper) (no danger of a tower strike)
Tower shadow is a problem → dip in torque
More noise production
Solidity = soliditeit
→ hoe meer rotorbladen hoe meer area covered
Een grotere soliditeit → torque ↑, rotation speed ↓ ➔ goed voor mechanische load
Tip speed ratio: verhouding tussen de snelheid op de toppen van de rotorbladen en de ongestoorde windsnelheid.
π∗66∗10 𝑚
VB: 3 blade HAWT, rotor diameter: 66m, rotatiesnelheid: 10rpm → tipspeed = 60
= 35 𝑠
Tip speed ratio too low?
Lower efficiency
If low solidity + low speed → wind blows through the area without touching
blades → no energy to blades
Tip speed ratio too high?
Lower efficiency
Blades die te snel gaan, geven turbulentie en heeft negatieve impact op
volgende blade.
ATM: 3 bladige rotors
→ iets lagere snelheid dan 1 of 2 wiekig → reduce noise pollution
→ Blades lagere snelheid → minder verslijten
→ Maximum efficientie is hoger
→ Minder dips in torque door toren schaduw (dips in torque verlagen levensduur door mechanische stress)
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
√ Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, Bancontact of creditcard voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper Pj0tr. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €6,49. Je zit daarna nergens aan vast.
