Công suất tua-bin gió trong một ngày

Thuộc chủ đề Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường (chuyên đề Vật lí 10, Chương trình GDPT 2018): năng lượng tái tạo và cách đánh giá một nguồn điện gió. Động năng của khối không khí đi qua diện tích quét A = πR² trong mỗi giây cho công suất gió ½ρAv³; tua-bin chỉ lấy được một phần Cp, và lí thuyết Betz chứng minh Cp không thể vượt 16/27 ≈ 59,3 %. Mô hình đơn giản hoá: Cp coi như không đổi, công suất bị giữ ở mức định mức khi gió mạnh hơn tốc độ định mức, tua-bin dừng khi gió dưới tốc độ khởi động hoặc từ tốc độ ngắt trở lên; gió trong ngày là dữ liệu mô phỏng. Chỉnh chiều dài cánh R, tốc độ gió trung bình của ngày, hệ số Cp, tốc độ định mức, tốc độ khởi động, tốc độ ngắt và mật độ không khí theo độ cao. Tua-bin được vẽ đúng tỉ lệ với một ngôi nhà và một người; đồng hồ chạy qua 24 giờ, điểm đỏ trên đường cong P(v) cho biết tua-bin đang làm việc ở đâu. Bảng số cho điện năng cả ngày, hệ số công suất, số hộ gia đình được cấp điện, và so sánh với phép tính sai dùng tốc độ gió trung bình. Bấm Ngày mới để có một ngày gió khác. Câu hỏi gợi ý: – Tăng gấp đôi chiều dài cánh thì công suất tăng mấy lần? Tăng gấp đôi tốc độ gió thì sao? – Vì sao tính điện năng bằng tốc độ gió trung bình lại cho kết quả sai lệch? – Vì sao tua-bin phải dừng khi gió quá mạnh, và vì sao không tua-bin nào vượt được 59,3 %?