Analiza wybranych parametrów pracy turbiny wiatrowej zintegrowanej z budynkiem w zróżnicowanych warunkach pogodowych na przykładzie Centrum Energetyki AGH

• Autorzy: Żołądek M. , Goryl W. , Sornek K. , Augustyn A.

Warianty tytułu

EN

The operation of building integrated wind turbines in different weather conditions on the example of the AGH Center of Energy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wzrost zużycia energii w sektorze budownictwa wpływa na poszukiwanie rozwiązań dążących do poprawy efektywności energetycznej w tym zakresie lub uzyskania samowystarczalności energetycznej. Dotowanymi rozwiązaniami są podejścia bazujące na odnawialnych źródłach energii. W celu produkowania energii elektrycznej, na potrzeby własne budynku, wykorzystywane są przede wszystkim panele fotowoltaiczne oraz turbiny wiatrowe. Niniejszy artykuł skupia się na analizie pracy turbiny wiatrowej o poziomej osi obrotu zintegrowanej z budynkiem. Przedmiotowa instalacja zlokalizowana jest na fasadzie budynku Centrum Energetyki AGH oraz skierowana w kierunku północno-zachodnim. W związku z tym turbina pracuje najbardziej efektywnie, gdy wiatr wieje z tego kierunku. Prędkość startowa instalacji wynosi 2,3 m/s, natomiast moc zainstalowana 1,5 kW. Analizowana instalacja posiada możliwość zmiany zarówno kąta łopat, jak i położenia gondoli turbiny względem kierunku wiatru, co poprawia jej wydajność. W artykule omówiono parametry pracy turbiny w zależności od panujących warunków pogodowych. Dla porównania przyjęto okres, w którym nie występowały anomalie pogodowe oraz okres, w którym miał miejsce orkan Grzegorz. Dla tych dwóch przedziałów czasowych (od północy 27.10.2017 do południa 28.10.2017 oraz od północy 29.10.2017 do południa 30.10.2017) zmierzona i porównana została prędkość wiatru, prędkość obrotowa turbiny, moc generowana przez turbinę, a także takie parametry jak: wytwarzany hałas i drgania. Otrzymane wyniki pokazują znaczący wpływ orkanu Grzegorz na parametry pracy instalacji – w tym znaczący wzrost prędkości obrotowej wirnika, a co za tym idzie – siedmiokrotny wzrost średniej mocy generowanej przez turbinę. Z drugiej strony zaobserwowany został również wzrost poziomu hałasu oraz drgań.

EN

The rapidly growing energy consumption in the building sector has a significant impact on the efforts to find solutions aimed at improving energy efficiency in this area or even achieving self-sufficiency. One of approaches that can be used is electricity production from renewable energy sources. In order to produce electricity used for the own needs of the building, mainly photovoltaic panels and wind turbines are used. The presented article focuses on the analysis of building an integrated wind turbine with a horizontal axis. The analyzed installation is located on the facade of the AGH Center of Energy building. The installation is oriented in a northwest direction. Therefore, the work of the wind turbine is most efficient when the wind blows from this direction. The installed wind turbine is characterized by the following parameters: the installed capacity amounts to 1.5 kW and the cut-in speed amounts to 2.3 m/s. The user can change the position of the turbine nacelle and set the optimal attack angles to achieve more efficiency. The main purpose of the article is to show the impact of the atmospheric conditions on the work of the installation. The following parameters were analyzed: wind speed and power generation, rotation per minute, vibrations and noise level. The reference period was from October 27–28, 2017, when the atmospheric conditions were normal. The analyzed parameters were compared with the results achieved in the period from October 29–30, 2017, when the wind speed was very high. The aim of presented paper is to show how the wind turbine works in different weather conditions. As it can be expected, the work of the wind turbine is most effective when the wind speed amounts to 5–10 m/s. However, such atmospheric condition are very rare in Poland, thus the wind turbine does not work optimally. It can therefore be stated that the wind turbines integrated with buildings are not a good technical solution in Polish conditions.

Słowa kluczowe

PL

turbina wiatrowa zintegrowana z budynkiem; energetyka wiatrowa

EN

building integrated wind turbine; wind energy

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 102
• Strony: 101--110
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Żołądek M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw, Katedra Zrównoważonego Rozwoju Energetycznego, Kraków

autor

Goryl W.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw, Katedra Zrównoważonego Rozwoju Energetycznego, Kraków

autor

Sornek K.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw, Katedra Zrównoważonego Rozwoju Energetycznego, Kraków

autor

Augustyn A.

• Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków

Bibliografia

• 1. Allouhi A. i in. 2015 – Allouhi, A., Fouig, Y. El., Kousksou, T., Jamil, A., Zeraouli, Y. i Mourad, Y. 2015. Energy consumption and efficiency in buildings: current status and future trends. Journal of Cleaner Production 109, s. 118–130.
• 2. Bobrova, D. 2015. Building-Integrated Wind Turbines in the Aspect of Architectural Shaping. Procedia Engineering 117, s. 404–410.
• 3. Cho i in. 2011 – Cho, K.P., Jeong, S.H., Sari, D.P. 2011. Harvesting wind energy from aerodynamic design for building integrated wind turbines. International Journal of Technology 3, s. 189–198.
• 4. Denoon i in. 2008 – Denoon, R., Cochran, B., Banks, D., Wood, G. 2008. Harvesting Wind Power from Tall Buildings. CTBUH 2008, 8th World Congress – Tall and Green: Typology for a Sustainable Urban Future, Congress Proceedings.
• 5. Haase, M. i Lofstrom, E. 2015. Building augmented wind turbines – BAWT: integrated solutions and technologies of small wind turbines. Wyd. 1. Oslo. SINTEF Academic Press.
• 6. Perez-Lombard i in. 2008 – Perez-Lombard L., Ortiz J., Pout C. 2008. A review on buildings energy consumption information. Energy and Buildings 40, s. 394–398.
• 7. Ragheb M., 2012. Wind turbines in the urban environment. [Online] Dostępne w: https://www.energybc.ca/ [Dostęp: 17.01.2018].
• 8. Sunderland K. i in. 2013 – Sunderland, K., Woolmington, T., Conlon, M., Blackledge, J. 2013. Small wind turbines in turbulent (urban) environments: A consideration of normal and Weibull distributions for power prediction. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 121, s. 70–81

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).