Закон Беца

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
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 1919 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 вики-текст]

Эскиз двух молекул воздуха 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 вики-текст]

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 вики-текст]

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 60 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 вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  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.
  4. Gijs A.M. van Kuik, The Lanchester-Betz-Joukowsky Limit, Wind Energ. 2007; 10:289-291

Ссылки[править | править вики-текст]