Из школьной физики многие помнят, что есть такая знаменитая теорема Карно, которая ограничивает предельный КПД тепловых машин, с помощью которых, в частности, наша цивилизация получает большую часть электрической энергии.
Но вот уже совсем немногие знают, что есть некий аналогичный закон для турбин под названием "Закона Беца", который ограничивает предельный "КПД" ветрогенераторов, которые сейчас пытаются навязать всему миру.
Причем, турбина входит в подавляющее большинство промышленных тепловых установок по выработке электричества! Получается, что КПД тепловых машин ограничивается не только теоремой Карно, но дополнительно снижается в следствии Закона Беца!
Этого не проходят в школе, и даже, например, нам на физфаке этого не рассказывали, по крайней мере, на общих курсах. Возможно, об этом рассказывают студентам, которые выбирают специализацию "Гидродинамика".
Вывод закона совсем не сложен и доступен для понимая в рамках школьной физики. Здесь я не буду его приводить, кому интересно может посмотреть в Википедии.
И хотя вывод закона не вызывает сомнения, интерпретация его порождает некий сумбур.
Для примера, вывод о предельном "КПД", НЕПРИМЕНИМ к канальным турбинам, на основе которых, в частности, устроены турбины ГЭС.
И это согласуется с тем фактом, что КПД использования потенциальной энергии воды, теоретически может доходить до 100%.
И этот результат (КПД близкое к 100%) может быть получен в реальности на достаточно примитивных устройствах, похожих на привод водяной мельницы.
Расхождение в "КПД" связано с тем, что исходную энергию считают не по размеру сечения потока, который, в итоге, попадет на турбину (темно-голубое сечение слева), а по сечению равному сечению турбины (светло-голубое сечение слева).
Но в канале, например, гидротурбины, есть только темно-голубое сечение, а левое светло-голубое сечение лишено какого-либо физического смысла.
Исходя из этого, правильнее говорить о предельном КИ(У)М (коэффициент использования (установленной) мощности).
Точно так же как это делается для, скажем, солнечных панелей.
Одна и та же панель, с одним и тем же КПД но в разных условиях может показывать совершенно разный КИУМ, исходя из окружающих условий.
Например, панель с постоянной ориентацией на Солнце на высокой полярной орбите будет иметь КИУМ 100%, а та же панель на поверхности земли будет иметь КИУМ около 50%, просто за счет того, что в среднем на Земле, в любой точке половина времени Солнце отсутствует, так как наступает ночь!
Более того.
Как я писал уже ранее, КПД вообще не интересен. Интересно мощность ветряка или панели и среднее количество энергии, которое можно получать с помощью них, то есть КИУМ.
И если КПД цикла Карно имеет хоть какое-то практическое применение, так как можно легко измерить температуру нагревателя и холодильника, то по КПД по Закону Беца не получается практически вычислить, так как легко можно изменить только скорость набегающего потока, но вот скорость за ветрогенератором, измерить проблематично, если, конечно, это не канальный вариант.
Но, как уже было сказано выше, к канальному варианту Закон Беца неприменим!
Надеюсь, теперь вы будете понимать как и когда можно применять закон Беца, а еще лучше если перестанут говорить и писать о предельном "КПД" ветрогенераторов и перейдут, как и с панелями, ТОЛЬКО к КИУМ.
Алексей
