1. 스윕 영역:스윕 영역은 풍력 터빈의 회전 블레이드가 덮는 영역입니다. 회전자의 반경을 제곱한 다음 파이(π)를 곱하여 계산됩니다. 스윕 영역이 클수록 터빈이 더 많은 바람을 포착하여 에너지로 변환할 수 있습니다.
2. 풍속:바람에서 이용 가능한 전력은 풍속의 세제곱에 정비례합니다. 이는 풍속이 조금만 증가해도 출력이 크게 증가할 수 있음을 의미합니다. 예를 들어, 풍속이 두 배로 증가하면 전력 출력은 8배로 증가합니다.
3. 전력 계수:전력 계수는 바람의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 풍력 터빈의 효율을 나타냅니다. 현대식 풍력 터빈의 경우 일반적으로 0.3~0.5 사이입니다. 출력 계수는 블레이드 설계, 터빈 크기, 공기 밀도 등 다양한 요소의 영향을 받습니다.
이러한 요소를 고려하여 풍력 터빈의 전력 출력(P)은 다음 공식을 사용하여 추정할 수 있습니다.
````
P =0.5 × 공기 밀도 × 스윕 면적 × 풍속^3 × 전력 계수
````
어디:
- P는 와트(W) 단위의 전력 출력입니다.
- 공기 밀도는 공기의 밀도(kg/m3)입니다.
- 스웹트 영역은 회전하는 블레이드가 덮는 영역(제곱미터(m²))입니다.
- 풍속은 초당 미터(m/s) 단위의 풍속입니다.
- 전력계수(Power Coefficient)는 풍력터빈의 효율 인자입니다.
예를 들어, 청소 면적이 100제곱미터(m²)이고 평균 풍속이 8m/s인 영역에서 작동하며 전력 계수가 0.45인 풍력 터빈을 생각해 보세요. 공기 밀도를 1.225kg/m³로 가정:
````
P =0.5 × 1.225kg/m² × 100m² × 8m/s^3 × 0.45
````
````
P ≒ 2,205와트(W)
````
따라서 이 풍력 터빈은 이러한 특정 작동 조건에서 약 2,205와트의 전력을 생산할 수 있습니다.
풍력 터빈의 전력 출력은 풍속, 공기 밀도 및 기타 환경 요인의 변화에 따라 실시간으로 달라질 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.
