Energieomzetting windmolen

[Pieter de Boer]

Windruk (N/m^2)= 1/2 * (luchtdichtheid Kg/m^3) * (windsnelheid(m/s))^2

Luchtdichtheid droge lucht is bij 15 grd. celcius 1.225 Kg/m^3

de instromende lucht gaat 10m/s de uitstromende lucht b.v.= 9,9m/s

1/2 * 1.225 * (10)^2= 61.250 N/m^2 =1/2 * (L2) * (9,9)^2 = (L2) *45,125

61.250 : 49,005 = 1.249

deze luchtdichtheid komt overeen met 10 Grd celsius.

De lucht is dus afgekoeld van 15 naar 10 Grd.Celcius

Dit zou gebeuren wanneer de molen in een afgesloten cilinder zat echter de lucht vermengt zich onmiddelijk met de omliggende lucht maar de kou zit er wel in.



Referentie luchtdichtheid,

Grd.Celsius luchtdichtheid Kg/m^3

0 1.292
5 1.269
10 1.247
15 1.225
20 1.204

[Pieter de Boer]

begrijp me niet verkeerd, ik volg deze discussie met veel intresse, maar wat ga je met die kennis doen?

Waarom wil je het weten ?

Groeten,

Ja , waarom wil men iets weten, buiten alle turbulenties en menging in luchtlagen en weet ik veel om wil ik de duurzaamheid van windenergie begrijpen.
Ik heb zelf geen windmolen maar ik participeer wel in een molenpark.
En betaal mijn elektriciteit rekening aan een bedrijf die windmolenenergie verkoopt.
Hier probeer ik goed mee te doen

[Dutch John]

Ik denk dat je wat betreft duurzaamheid beter kunt kijken naar de financieel-economische kant en de levensduur van windturbines. Hoorde onlangs een verhaal over met subsidie geplaatste windturbines, die nu na zes jaar gedemonteerd worden om ze in Japan met subsidie te herbouwen. Op de oorspronkelijke plaatsen in Nederland komen nu nieuwe turbines. Uiteraard met subsidie. Van grootschalige windenergie is alleen de subsidie duurzaam.

Groet,
DJ
met zijn ongesubsidieerd en daarmee weinig duurzaam molentje in de achtertuin

[Jan.]

Ja , waarom wil men iets weten, buiten alle turbulenties en menging in luchtlagen en weet ik veel om wil ik de duurzaamheid van windenergie begrijpen.
Ik heb zelf geen windmolen maar ik participeer wel in een molenpark.
En betaal mijn elektriciteit rekening aan een bedrijf die windmolenenergie verkoopt.
Hier probeer ik goed mee te doen

Dus als ik je goed inschat wil je exact weten hoe jouw centen voor je werken?
Of sus je je geweten met de zekerheid volledig politiek correct leven?

Ik kan me voorstellen dat je in een situatie zit dat je echt niet anders kunt en dan geef ik je mijn welgemeende [zeer zeldzame] complimenten!

Als je het wel kunt, zou je zelf eens kunnen proberen zelfvoorzienend te gaan leven. Met je theoretische kennis kom je al een heel eind en je kunt hier veel lezen en niemand is te beroerd om je te helpen.

[deleted]

61.250 : 49,005 = 1.249

deze luchtdichtheid komt overeen met 10 Grd celsius.

De lucht is dus afgekoeld van 15 naar 10 Grd.Celcius

Referentie luchtdichtheid,

Grd.Celsius luchtdichtheid Kg/m^3

0 1.292
5 1.269
10 1.247
15 1.225
20 1.204

Pieter,

Geen idee of deze berekeningen juist zijn, maar zelfs als ze juist zijn dan is die droge lucht van 15 graden plots afgekoeld. Dat wil zeggen dat de Relatieve vochtigheid snel is toegenomen en dat je dus voor je uitkomst (=1249) niet de referentiewaarde van droge lucht moet hebben, maar die van verzadigde lucht (vandaar ook dan de condensstrepen).

Maw wat is de temperatuur van 100%vochtige lucht met een dichtheid van 1249Kg/m^3?
Pas dan heb je het juiste(re)temperatuursverschil.

En om nog precizer te zijn heb je de precieze RV van de startlucht nodig. Hoe droog is droog ? RV 50 % bij 15 graden?

Voorts ga je er in je vergelijking vanuit dat de winddruk voor en na de windmolen gelijk is. Dat klopt volgens mij niet. Juist omdat de windmolen er een pak kinetische energie uitgehaald heeft is die winddruk vlak na de molen een stuk lager.
Je kan het een(L2) dus niet uit het ander(L1) afleiden

G

[Pietje]

Hoi Pieter, ergens maak je een denkfoutje, al lukt het me niet om er precies de vinger op te leggen. Laat ik het toch maar proberen...

Een gas dat plotseling van druk veranderd (bijvoorbeeld de druk stijgt door het afremmen van de stroomsnelheid door de wieken van een windmolen) zal van temperatuur veranderen zonder dat er energie in de vorm van warmte uitwisselt van de omgeving. Deze processen worden adiabatische expansie (cq compressie) genoemd. De temperatuur verandert, maar zodra de druk weer "normaal" is, is de temperatuur ook weer normaal.

De wind achter de molen is langzamer gaan stromen, de wind die boven/naast/onder de wieken langs is gaan stromen heeft geen verandering in snelheid. Daar is de druk lager, dus de wind achter de wieken gaat naar de omliggende wind stromen, vermengt, middelt verschil in druk en snelheid uit. Er verandert m.i. niets in de temperatuur. Wel wordt de wind die langs de molen is gegaan, toch afgeremd.

De condensatie achter de windmolens zul je moeten verklaren met de volgende twee processen:
door turbulentie, veroorzaakt door de bewegende wieken, condenseert oververzadigde lucht (RV boven 100% (kan echt!),
luchttemperaturen onder 0 boven zeewater geven interessante relatieve luchtvochtigheidsprocessen vanwege de verschillen tussen dauwpunt (condensatie) en rijppunt (bevriezen/kristallen).

Wat er precies met de druk achter een windmolen gebeurt is interessant: aan de achterkant van de wiek is de druk beduidend lager dan aan de voorkant (anders ging de molen niet draaien!), maar de afgeremde lucht krijgt een hogere druk dan sneller-stromende omgevingslucht (Bernouili).

Eerlijk gezegd zou ik me er niet al te sappel om maken.
Peter

PS: bouw een low tech windmolen en wees een gelukkig mens

[Pieter de Boer]

En om nog precizer te zijn heb je de precieze RV van de startlucht nodig. Hoe droog is droog ? RV 50 % bij 15 graden?

Voorts ga je er in je vergelijking vanuit dat de winddruk voor en na de windmolen gelijk is. Dat klopt volgens mij niet. Juist omdat de windmolen er een pak kinetische energie uitgehaald heeft is die winddruk vlak na de molen een stuk lager.
Je kan het een(L2) dus niet uit het ander(L1) afleiden

G

Om het niet nog ingewikkelder te maken dan het al is ben ik uitgegaan van de theoretische waarden zonder vocht in de lucht , de winddruk voor en na kan ik ook nog niet verklaren maar bedenk dat de hoeveelheid lucht, het aantal moleculen gelijk blijft, bij afnemende snelheid zou dit dezelfde druk op kunnen leveren echter denk ik niet dat dit lineair verloopt anders zou je er energie uit kunnen blijven winnen .

[Pieter de Boer]

De wind achter de molen is langzamer gaan stromen, de wind die boven/naast/onder de wieken langs is gaan stromen heeft geen verandering in snelheid. Daar is de druk lager, dus de wind achter de wieken gaat naar de omliggende wind stromen, vermengt, middelt verschil in druk en snelheid uit. Er verandert m.i. niets in de temperatuur. Wel wordt de wind die langs de molen is gegaan, toch afgeremd.
:

De lucht na de windmolen expandeerd en zal kegelvormig toenemen om de snelheid en de druk aan de omliggende lucht aan te passen , totale druk neemt dus iets toe en de totale snelheid iets af , zonder invloed van buitenaf.

Overigens gaat hetzelfde ook op voor zonnepanelen . Het licht ingevangen door de panelen zou anders geabsorbeerd worden door de aarde en omgezet worden in warmte , dezelfde warmte die nu elektrisch opgewekt kan worden.

[OBL-Rien]

Windruk (N/m^2)= 1/2 * (luchtdichtheid Kg/m^3) * (windsnelheid(m/s))^2

Luchtdichtheid droge lucht is bij 15 grd. celcius 1.225 Kg/m^3

de instromende lucht gaat 10m/s de uitstromende lucht b.v.= 9,9m/s

1/2 * 1.225 * (10)^2= 61.250 N/m^2 =1/2 * (L2) * (9,9)^2 = (L2) *45,125

61.250 : 49,005 = 1.249

deze luchtdichtheid komt overeen met 10 Grd celsius.

De lucht is dus afgekoeld van 15 naar 10 Grd.Celcius

Dit zou gebeuren wanneer de molen in een afgesloten cilinder zat echter de lucht vermengt zich onmiddelijk met de omliggende lucht maar de kou zit er wel in.

Zonder te controleren, ik ga er van uit dat de berekening klopt.

Maar er wordt geen rekening gehouden met de obstructie van de molen.
I.e. de molen houdt de wind tegen. Dit voert tot een drukverhoging voor de molen. En een hogere druk geeft een hogere temperatuur.
Als na de molen de druk lager is is ook de temperatuur lager.
Maar is de temperatuur meer afgenomen dan de stijging ervoor? I.e. is er een net-daling van temperatuur?

[deleted]

Nogmaals.
De luchtdichtheid wordt hier berekend door de "winddruk-voor" en "winddruk-na" gelijk te stellen.
Hier namelijk:

1/2 * 1.225 * (10)^2= 61.250 N/m^2 =1/2 * (L2) * (9,9)^2 = (L2) *45,125

niets anders dan "Winddruk-voor"="winddruk-na"

Een aanname die op geen enkele manier onderbouwd wordt. Volgens mij volledig fout is en dus alleen maar tot verkeerde conclusies kan leiden.

G

[Pieter de Boer]

Een aanname die op geen enkele manier onderbouwd wordt. Volgens mij volledig fout is en dus alleen maar tot verkeerde conclusies kan leiden.

G

Juist dat is de grote fout, er bouwt zich ook druk voor de molen op en ik keek alleen wat er achter gebeurde.
De expansie van lucht achter de molen moet worden doorgetrokken voor de molen naar compressie.
Nu kan je zeggen dat de massa lucht voor en achter de molen gelijk is en kan je volgens de 2de wet van Newton stellen dat de luchtsnelheid daalt als er kinetische energie wordt afgenomen.
De lucht zou volgens mij wel afkunnen koelen als er adiabatische expansie op de turbinebladen optreed maar als ik naar de vorm kijk zal dit eerder adiabatische compressie zijn waardoor de lucht zelfs iets opwarmt.
Verder ben ik tot ontdekking gekomen dat volgens de wet van Betz maximaal 59% van de kinetische energie uit de lucht gehaald kan worden volgens de formule P=1/2*Cp*p*A*v^3 waar P het vermogen is ,p de luchtdichtheid, A het oppervlak van de rotor en v de windsnelheid ter plekke van de rotor.
Cp= is 0,59 volgens de wet van Betz.
Deze 0,59 is de ideale waarde bij 100% aerodynamisch omzettingsrendement.
Bij een moderne turbine ligt Cp op 44% bij de laagste windsnelheid waar het nominaal vermogen nog bereikt wordt.



Maar toch de kinetische energie die er door zonnewarmte in is gekomen in de vorm van luchtsnelheid en er uit is gehaald door de windturbine, zou ergens anders zijn energie in de vorm van warmte afgegeven hebben als de turbine er niet stond of de totale luchtcirculatie in de luchtcel wordt gewoon minder.
Uiteindelijk kan er dus bepaald worden hoeveel zonnewarmte er voor gebruikt is dus hoeveel het systeem hierdoor is afgekoeld.

[Pietje]

De lucht zou volgens mij wel afkunnen koelen als er adiabatische expansie op de turbinebladen optreed maar als ik naar de vorm kijk zal dit eerder adiabatische compressie zijn waardoor de lucht zelfs iets opwarmt.

Opwarmen wil niet altijd zeggen dat "de hoeveelheid thermische energie is verhoogd¨.

Juist in geval van adiabatische processen geldt dat de thermische energie gelijk blijft: de temperatuur verhoogt/verlaagd door enkel door verandering van druk. Als de druk weer gelijk wordt aan de uitgangsdruk, dan zal dezelfde temperatuur gemeten worden. Relatief snelle veranderingen zijn bij benadering altijd adiabatisch.

[OBL-Rien]

Overigens, las ik op dit forum ook niet ergens dat er proefondervindelijk een verwarming plaatsvind in het gebied waar windmolens staan?

[Pieter de Boer]

Overigens, las ik op dit forum ook niet ergens dat er proefondervindelijk een verwarming plaatsvind in het gebied waar windmolens staan?

De foto van het artikel waar ik mee begon toen ik de oorzaak probeerde uit te rekenen met enkel het gegeven dat de windsnelheid daalde na de molen , ben ik weer tegen gekomen in een ander artikel waar wordt uitgelegd dat dit soort verschijnselen op kunnen treden door menging van warmelucht hoog in de molen en koude lucht laag in de molen. Dus wanneer vochtige warme lucht zich vermengt met koude lucht dan zal er condensatie optreden.

http://www.deingenieur.nl/nl/nieuws/187 ... korst.html

Ik heb hier een artikel gevonden van de wall street journal dat er een studie is gedaan naar het grootste windpark op de aarde , dat er lokaal opwarming van de aarde wordt gemeten in de orde grootte van een graad, dit is lokaal en van geen belang op globale schaal.

http://online.wsj.com/article/SB1000142 ... bs%3Dvideo

[Pieter de Boer]

Juist in geval van adiabatische processen geldt dat de thermische energie gelijk blijft: de temperatuur verhoogt/verlaagd door enkel door verandering van druk. Als de druk weer gelijk wordt aan de uitgangsdruk, dan zal dezelfde temperatuur gemeten worden. Relatief snelle veranderingen zijn bij benadering altijd adiabatisch.

Ja, natuurlijk wanneer de lucht weer naar de omliggende druk terug gaat zal de temperatuur ook weer gelijk worden tenzij een deel van de warmte wordt afgegeven aan b.v. het turbineblad.