Ветряные мельницы в пустых полях. Почему нет деревьев?

Я заметил, что ветряные мельницы обычно строятся на пустых полях без деревьев вокруг, и я удивляюсь, почему ...

Ветряная мельница, как правило, намного выше деревьев, и я могу представить, что деревья на самом деле не влияют на поток (см. Рисунок).

Но является ли это причиной того, что вокруг ничего нет или что-то еще заставляет их тратить так много места вокруг? И реалистичен ли профиль скорости от первой фигуры?

Если я буду искать теорию внешней конвекции, профиль скорости будет выглядеть для потока над плато следующим образом: во втором случае скорость не будет выше, если есть препятствие? Или это потому, что препятствие является пористой средой, которая демпфирует поток? И, наконец, профиль скорости на уровне земли выглядит так? Есть ли на самом деле его происхождение или оно полностью бурное?

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

Я предполагаю, что простота строительства и разрешения проблем являются основными причинами. Но я буду ждать местного эксперта по ветроэнергетике и его ответа.

витрина

Но после строительства можно сажать деревья. И все же этого не происходит. Что касается разрешения, я не вижу связи с деревьями. Не могли бы вы объяснить, что вы имеете в виду под этим? (Пожалуйста, имейте в виду, что мы говорим о нескольких сотнях квадратных метров, где нет ничего, кроме полей (или посевов на некоторых участках).

Physther

@Paul "Но после строительства, вы можете посадить дерево" - деревья не имеют тенденцию хорошо расти в местах с сильными ветрами.

Выясните

Там, где я живу, турбины не должны находиться в нескольких сотнях метров от любого лесного участка, ручья, дороги, дома и т. Д. Это регулирование, чтобы защитить эти районы как от срыва строительства, так и от любых продолжающихся срывов или риска, которые могут возникнуть в течение 20 лет. операция.

Кейт Грегори

Спасибо, Кейт! Это то, что я думал в начале. Так что я думаю, что это комбинация всего, физики, правил, биологии и т. Д.

Physther

Ответы:

Деревья увеличивают турбулентность воздуха, который достигает турбины. Это создает все виды неравномерных, быстро перемещающихся нагрузок на лопасти и конструкцию. Это увеличивает затраты на техническое обслуживание, снижает готовность, уменьшает коэффициент мощности и уменьшает ожидаемый срок службы турбины. Таким образом, более высокие затраты, более низкий доход.

$z_0$ $z_0$

Открытая земля также облегчает физический доступ к сайту. Это особенно важно во время строительства, когда очень очень длинные транспортные средства несут каждое лезвие (длиной 40-60 метров) одним куском.

EnergyNumbers
источник

Большой! Большое спасибо! Это имеет смысл!

Physther

Турбулентность: это также объясняет, почему с самыми современными типами (скажем, высота ступицы ~ 160 метров) реально выполнимо и экономически выгодно в пределах лесных массивов. Упрощенный доступ также является лишь отчасти проблемой, поскольку культивируемые леса имеют надежную инфраструктуру для тяжелой техники, такой как комбайны. (Несмотря на другие экологические проблемы, такие как птицы.)

Ганима,

Есть и неинженерная причина: люди, наиболее открытые для размещения турбин на своей земле, - это фермеры, которые заинтересованы в дополнительном доходе.

Турбины не размещены (пока) вблизи населенных пунктов, которые обычно оставляют крупные фермы, незастроенные участки и природные заповедники. Получение разрешения на строительство для коммерческого предприятия в природном заповеднике практически невозможно, а незастроенные участки могут быть зонированы для жилья, что также запретило бы возведение ветряных турбин.

Саймон Рихтер
источник

Это звучит как веская причина. Никогда не думал об этом.

Physther

Эта причина - только половина правды. Фактически владельцы лесных угодий имеют те же стимулы, что и «фермеры» (или, точнее, владельцы соответствующих сельскохозяйственных угодий). Возведение электростанций в обоих случаях является вторичным доходом. (Вопрос задается о деревьях и лесах, которые не обязательно являются заповедниками.)

Ганима,

Посмотрите, как и почему работает «предел Бетца» .

По мере того как энергия в вашей первой диаграмме теряется на деревьях, воздушный поток через деревья и вокруг них расширяется и замедляется.

Это замедление уменьшает энергию, доступную турбине.

(примечание. Я не являюсь резидентом по ветроэнергетике!)

Брайан Драммонд
источник

Спасибо, Брайан. Что ж, кинетическая энергия под пропеллерами будет ниже из-за деревьев, но никто не заботится об этой части (пока деревья меньше). Так что с или без деревьев поток на уровне пропеллера не должен быть затронут, верно? Это если первая картинка представляет реальный случай. Если вторая картинка более реалистична, то да, это повлияет на ход. Закон Бетца интересен, но я думаю, что не имеет отношения к этому конкретному вопросу. Я не знал об этом, подумал, так что спасибо!

Physther

Нет. Понимание Бетца заключается в том, что медленная движущаяся масса воздуха должна занимать больший объем (представьте себе широкую медленную реку вместо быстрых неглубоких порогов, которые несут одинаковый массовый поток). Поэтому он должен расширяться - а это значит вверх, на путь турбины. Является ли это изменение в потоке ламинарным или турбулентным, зависит от «числа Рейнольдса» и скорости ветра, но если оно турбулентное, можно ожидать больших проблем.

Брайан Драммонд