Wind Power Plant

Soutěž Wind Power Plant je také konstruktérskou soutěží. Tentokrát jde o to, aby soutěžící sestavili co nejvýkonější model větrné elektrárny. Model, který bude po dobu dvou minut podroben prodění vzduchu ze dvou fénů, přičemž po první minutě se změní síla i směr proudění vzduchu. Na to vše musí konstruktéři myslet. Pomocí měřícího systému Pasco pak budeme v reálném čase měřit množství vyrobené elektrické energie. Tým, který sestaví elektrárnu, která vyrobí největší množství elektrické energie, vyhrává.

 

Teorie


popisek schématu: (1) rotor (2) převodovka (3) generátor (4) nastavení úhlu sklonu
obrázek převzat z webu: http://www.ckdblansko.cz/wind/-/

Větrná elektrárna je sofistikovaný výrobní stroj.

V zemi je vybudován mohutný betonový základ. Mývá čtvercový, kruhový či 6ti úhelníkový půdorys. Pro elektrárnu o výkonu 2 MW a výšce stožáru 100m musí mít čtvercový základ rozměr 16x16m a výšku 2m.

Tubus elektrárny musí být dostatečně vysoký, aby vynesl větrnou turbínu nad přízemní pásmo větrných turbulencí, a dostatečně pevný, aby odolal hmotnosti celého soustrojí a silám vznikajícím vlivem větrného proudění. Obecně platí, že výška stožáru a průměr rotoru zásadním způsobem ovlivňují dosažitelnou účinnost větrné elektrárny.

Gondola (strojovna) – rychlost otáček vrtule bývá 8 až 17 ot/min, což ale není dostatečné pro generátor elektrické energie, který vyrábí proud. Pracovní otáčky generátoru bývají 1000 – 1500ot/min. Proto se musí mezi vrtuli a generátor umístit převodovka. Tato převodovka je mohutná, aby vydržela velké namáhání od vrtule a otáčky od vrtule nám zvyšuje tak, abychom roztočili generátor do pracovních otáček a on vyráběl elektřinu. Alternativu představují tzv. bezpřevodovkové stroje, které využívají pomaloběžný mnohapólový generátor a převodovku tudíž nepotřebují. Gondola tedy obsahuje převodovku, generátor, ložiska, systém natáčení strojovny a řídící systém. Mezi gondolou a tubusem je nainstalováno tlumení, které zabraňuje přenosu vibrací.

„Energeticky“ využitelný je vítr o rychlosti 4 až 26 m/s (tj. 15 až 95 km/h). Pomocí fyzikálních rovnic lze vypočítat, že získaný výkon je úměrný třetí mocnině rychlosti větru. Při vyšší rychlosti větru než 26 m/s se větrná elektrárna z bezpečnostních důvodů automaticky zastavuje. V takovém případě se rotor zabrzdí a lopatky se nastaví vůči větru nejužším profilem.

Moderní větrné elektrárny bývají osazeny třílistými vrtulemi s průměrem 80 – 126 m. Jmenovitého výkonu okolo 2 – 5 MW dosahují při rychlostech větru kolem 13 m/s. Tzv. startovací rychlost větru, tedy rychlost kdy větrná elektrárna začíná vyrábět elektřinu jsou 3 m/s.

Měřící systém Pasco

Pro měření množství vyrobené energie jsme vybrali systém Pasco, který je schopen za pomoci počítače změřit v reálném čase množství vyrobené elektrické energie. Zobrazujeme výkon elektrárny v závislosti na čase a pomocí integrálu (obsah plochy pod grafem) počítáme množství vyrobené energie.

Protože se tato hodnota zobrazuje v reálném čase na obrazovce počítače, je samotná soutěž velmi atraktivní a divácky přitažlivá.



Propozice soutěže

Letáček propozic ke stažení (PDF)

Termín konání

Úterý 30. listopadu 2010
Začátek v 10:00 hodin.
Soutěž bude trvat cca 2 hodiny.

Místo konání

Gymnázium Matyáše Lercha Brno, Žižkova 55, Brno

Soutěžní úkol

Sestrojte model větrné elektrárny s maximální účinností.

Pravidla soutěže

Soutěž je určena pro 1-3 členné týmy studentů brněnských základních a středních škol. Soutěžící sestrojí co nejlepší model větrné elektrárny. Vítězí tým, jehož elektrárna vyrobí za 2 minuty nejvíce elektrické energie.

Technické propozice

Model elektrárny musí být možné upevnit do klasického školního stativu (stojan + držák). Výstup motorku je třeba opatřit dvěma konektory pro připojení k měřícímu obvodu. Dvě minuty bude elektrárna vystavena působení proměnlivého větru - bude se měnit rychlost a směr proudění. První minutu budeme foukat fénem v přímém směru, po 60 sekundách zapneme ještě druhý zdroj proudění odchýlený o 30°. Měřit se bude celkové množství vyrobené elektrické energie za 2 minuty.

Přihláška

Týmy jsou přihlašovány do soutěže učitelem fyziky. Vyplněný formulář (http://www.gml.cz/projekty/gec2/formular.doc) na adresu gec@gml.cz (jako předmět uveďte „Power plant“).

Hodnocení

Tři nejlepší týmy v každé kategorii obdrží diplomy a hodnotné věcné ceny.
Tři školy, které vyšlou nejúspěšnější účastníky, obdrží jako odměnu experimentální zařízení firmy Pasco v hodnotě 7 000 Kč (USB link + ampérmetr a voltmetr).

Nabídka

Laboratoř fyziky Gymnázia Matyáše Lercha nabízí možnost zúčastnit se semináře s tématikou větrných elektráren. Seminář se bude konat dne 3. listopadu 2010 od 14 h. Bude mít část teoretickou a praktickou – měření v laboratoři se systémem Pasco.

Poděkování

Organizátoři chtějí poděkovat firmě ČEZ za finanční podporu soutěže.

Odkazy

Zelená Energie
ČEZ
Česká společnost pro větrnou energii
Gymnázium Matyáše Lercha
PASCO

 

Změnit styl stránky: |
Mapa webu (Sitemap)

Green Energy Competition 2 © 1. září 2010