Kincir angin di bidang kosong. Kenapa tidak ada pohon?

Saya perhatikan bahwa kincir angin umumnya dibangun di ladang kosong tanpa pohon di sekitar, dan saya bertanya-tanya mengapa ...

Kincir angin pada umumnya jauh lebih tinggi daripada pohon dan saya dapat membayangkan bahwa pohon tidak benar-benar memengaruhi aliran (lihat gambar).

Tetapi apakah ini alasan mengapa tidak ada sesuatu di sekitar atau ada sesuatu yang membuat mereka membuang begitu banyak ruang di sekitar? Dan apakah profil kecepatan dari gambar pertama realistis?

Jika saya mencari teori konveksi eksternal, profil kecepatan terlihat seperti ini untuk aliran di atas dataran tinggi: Dalam kasus kedua, bukankah kecepatannya akan lebih tinggi jika ada hambatan? Atau apakah itu karena hambatannya adalah media berpori yang meredam aliran? Dan terakhir, apakah profil kecepatan di permukaan bumi terlihat seperti itu? Apakah memang ada asal usulnya, atau sepenuhnya turbulen?

mechanical-engineering fluid-mechanics thermodynamics heat-transfer Physther
sumber

Dugaan saya adalah kemudahan konstruksi dan masalah izin adalah alasan utama. Tetapi saya akan menunggu pakar energi angin setempat dan jawabannya.

mart

Tetapi setelah konstruksi, Anda dapat menanam pohon. Namun, ini tidak terjadi. Adapun izin, saya tidak melihat hubungannya dengan pohon-pohon. Bisakah Anda menjelaskan lebih lanjut apa yang Anda maksud dengan itu? (Harap diingat bahwa kita berbicara tentang ratusan meter persegi di mana tidak ada yang lain selain ladang (atau tanaman di beberapa lokasi).

Physther

@ Paa "Tapi setelah konstruksi, Anda bisa menanam pohon" - Pohon tidak cenderung tumbuh dengan baik di mana ada angin kencang. Cari tahu alasannya mengapa Anda sendiri;)

alephzero

Di mana saya tinggal, turbin mungkin tidak berada dalam beberapa ratus m dari setiap woodlot, aliran, jalan, rumah dll. Ini adalah peraturan, untuk melindungi area-area tersebut dari gangguan konstruksi dan gangguan atau risiko yang sedang berlangsung yang dapat timbul selama 20 tahun operasi.

Kate Gregory

Terima kasih, Kate! Itulah yang saya pikirkan di awal. Jadi saya rasa ini adalah kombinasi dari semuanya, fisika, peraturan, biologi dll.

Physther

Jawaban:

Pohon meningkatkan turbulensi udara yang mencapai turbin. Itu menciptakan segala macam beban yang tidak rata dan bergeser cepat pada blade dan struktur. Itu meningkatkan biaya perawatan, mengurangi ketersediaan, mengurangi faktor kapasitas, dan mengurangi harapan masa pakai turbin. Jadi, biaya lebih tinggi, pendapatan lebih rendah.

Salah satu cara kita mengukur dampak adalah koefisien kekasaran permukaan . Berikut adalah angka-angka dari buku " Energi Angin - Fakta ". Seperti yang Anda lihat, hutan dan hutan memiliki jauh lebih tinggi daripada lahan pertanian terbuka - dan itu berarti turbulensi yang lebih tinggi. $z_0$ $z_0$

Tanah terbuka juga membuat akses fisik ke situs lebih mudah. Itu sangat penting selama konstruksi, ketika kendaraan yang sangat panjang membawa masing-masing bilah (panjang 40-60 meter) dalam satu potong.

EnergyNumber
sumber

Besar! Terima kasih banyak! Itu masuk akal!

Physther

Turbulensi: yang juga merupakan penjelasan mengapa dengan tipe yang paling modern (katakanlah ketinggian hub ~ 160 meter) sebenarnya layak dan ekonomis di dalam forrests. Akses yang lebih mudah juga hanya sebagian masalah karena forrest yang dibudidayakan memiliki infrastruktur yang baik untuk alat berat seperti pemanen. (Sekalipun demikian, kekhawatiran ekologis lainnya seperti burung.)

Ghanima

Ada alasan non-rekayasa juga: orang yang paling terbuka untuk menempatkan turbin di tanah mereka adalah petani yang tertarik dengan pendapatan tambahan.

Turbin belum (belum) ditempatkan di dekat area yang dibangun, yang umumnya meninggalkan pertanian besar, lahan yang belum berkembang, dan cagar alam. Mendapat izin bangunan untuk perusahaan komersial di cagar alam hampir tidak mungkin, dan banyak yang belum dikembangkan dapat dikategorikan untuk perumahan, yang juga akan melarang pendirian turbin angin.

Simon Richter
sumber

Itu terdengar seperti alasan yang bagus. Tidak pernah memikirkan hal itu.

Physther

Alasan itu hanya setengah dari kebenaran. Bahkan pemilik forrests berbagi insentif yang sama dengan "petani" (atau lebih tepatnya pemilik lahan pertanian masing-masing). Memiliki pembangkit listrik didirikan ada pendapatan sekunder dalam kedua kasus. (Pertanyaannya adalah bertanya tentang pohon dan hutan yang belum tentu merupakan cagar alam.)

Ghanima

Lihatlah bagaimana dan mengapa "Batas Betz" berfungsi.

Saat energi hilang dalam diagram pertama Anda ke pepohonan, aliran udara melalui dan di sekitar pepohonan mengembang dan melambat.

Perlambatan itu mengurangi energi yang tersedia untuk turbin.

(catatan. Saya bukan ahli energi angin penduduk!)

Brian Drummond
sumber

Terima kasih, Brian. Nah, energi kinetik di bawah baling-baling akan lebih rendah karena pohon, tetapi tidak ada yang peduli tentang bagian itu (asalkan pohonnya lebih kecil). Jadi dengan atau tanpa pohon, aliran pada tingkat baling-baling tidak boleh terpengaruh, bukan? Ini, jika gambar pertama merupakan kasus nyata. Jika gambar kedua lebih realistis, maka ya, itu akan mempengaruhi alirannya. Hukum Betz menarik, tetapi saya pikir tidak relevan dengan pertanyaan khusus ini. Saya tidak tahu tentang itu, pikir, jadi terima kasih!

Physther

Tidak. Wawasan Betz adalah bahwa massa udara yang bergerak lebih lambat harus menempati volume yang lebih besar (bayangkan sungai lambat yang lebar dan bukannya deras dangkal yang cepat, keduanya membawa aliran massa yang sama). Karena itu ia harus mengembang - dan itu berarti ke atas, ke jalur turbin. Apakah perubahan aliran itu bersifat laminar atau turbulen tergantung pada "angka Reynolds" dan kecepatan angin, tetapi jika turbulen, Anda bisa mendapatkan masalah yang lebih besar.

Brian Drummond