Szélerőművek hatásfoka

A szélerőművek hatásfoka kifejezetten érzékeny a szélsebesség változására. Ráadásul a szeleknek nem csak a sebessége, de az iránya is változik.

A szélerőművek hatásfokát a szélkerék lapátszerkezete is nagyban meghatározza. A tengelyirányú, vízszintes elrendezésű lapátszerkezetek nagyobb hatásfokúak. A lapátok száma is változó az alkalmazás módja szerint. A legelterjedtebb a háromtollú lapátszerkezet az áramtermelő szélkerekek esetén. Tapasztalatok alapján ezeket a három, illetve a két lapáttollú alkalmazásokat használják leginkább kedvező széljárás esetén. Az ezekbe épített generátor magasabb üzemi sebességen teljesít optimálisan.

A mechanikus módon működő szélkerekeknél nem a sebesség, hanem a nyomaték fokozása az elsődleges, ezért itt több lapátból és nagyobb felületű lapátszerkezetből állnak ezek a berendezések.
Gyengébb hatásfokúak a függőleges tengelyű lapátszerkezetek, viszont itt nincs szükség szélbeállító mechanizmusra.
 

A szélkerék teljesítménye kiszámítható a következő egyenlet alapján:
 

P = 0,5 ρ A v³ η,

ahol

• P a szélkerék teljesítménye,
• ρ = 1,29 kg/m³ a levegő sűrűsége,
• A = r² π = d² π / 4 a lapátok által súrolt terület mérete (r a lapátok hossza, d = 2 r a szélkerék átmérője),
• v a szél sebessége, amely mellett a teljesítményt meghatározzuk,
• η a szélkerék hatásfoka, amely nem lehet több 60 %-nál (elméleti maximum), a gyakorlatban 10-30 % közötti érték szokott lenni.