Закон Беца

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Схема протекания жидкости через дисковый привод

Закон Беца (англ.  Betz' law) — определяет максимальную энергию, которую можно получить от «гидравлического ветрового двигателя», или ветрогенератора. Закон Беца был открыт в 1919 году немецким физиком Альбертом Бецом. По этому закону, механизм ветрогенератора может приобрести не более 59,3 процента от кинетической энергии ветра.[1]

Простое объяснение[править | править код]

Эскиз двух молекул газа, объясняющий, почему ветровые турбины не могут работать со 100% эффективностью

Закон Беца означает, что ветряная турбина никогда не может иметь КПД больше, чем 59,3 %. Этот закон можно объяснить, считая, что если вся энергия, поступающая от движения ветра в турбине была преобразована в полезную энергию, то скорость ветра впоследствии будет равна нулю. Но, если ветер остановился на выходе из турбины, то свежий ветер не сможет попасть в турбину — она будет заблокирована. Для того, чтобы ветер продолжал двигаться через турбину и в результате получать энергию, необходимо некоторое движение ветра в самой турбине. То есть, там должен быть предел эффективности ветровой турбины — закон Беца.

Максимальный КПД, равный 59,3 %, достигается, когда скорость воздуха за турбиной в три раза ниже скорости воздуха перед турбиной[2][3].

Три независимых открытия предела эффективности турбины[править | править код]

Британский учёный Фредерик Ланчестер вычислил эффективность турбины в 1915 году. Русский учёный, создатель аэродинамики как науки, Николай Егорович Жуковский, опубликовал такой же результат об идеальной ветровой турбине в 1920 году, в том же году что Бец.[4] Это яркий пример закона Стиглера.

Экономическая обоснованность[править | править код]

Предел Беца устанавливает верхнюю границу получаемой энергии в год, которая может быть получена на ветрогенераторе. Даже если гипотетический ветер дул постоянно в течение всего года, то невозможно получить энергии больше, чем значение закона Беца.[источник не указан 768 дней]

На практике, годовой коэффициент мощности ветра на ветрогенераторе колеблется в пределах от 25 % до 40 % энергии, который может быть сгенерирован с постоянным ветром.

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Betz, A. (1966) Introduction to the Theory of Flow Machines. (D. G. Randall, Trans.) Oxford: Pergamon Press.
  2. Wind Turbines - Betz Law Explained (англ.). Physics and Astronomy Outreach Program at the University of British Columbia (Brittany Tymos 2009-06-11) (05/18/2010). Проверено 9 декабря 2015.
  3. Peter F. Pelz. Upper Limit for Hydropower in an Open-Channel Flow. JOURNAL OF HYDRAULIC ENGINEERING Vol. 137, No. 11 (NOVEMBER 2011). — «This optimum is reached when the wind is decelerated to 1=3 of its speed upstream of the wind turbine and to 2=3 in the plane of the wind turbine». Проверено 9 декабря 2015. (недоступная ссылка)
  4. Gijs A.M. van Kuik, The Lanchester-Betz-Joukowsky Limit Архивная копия от 9 июня 2011 на Wayback Machine, Wind Energ. 2007; 10:289-291

Ссылки[править | править код]