Bir bölgede kurulan rüzgar türbininin kanat verimliliği üzerine çalışan bir mühendis, türbinin içinden geçen havanın kinetik enerjisinin tamamını elektrik enerjisine dönüştüremediğini fark eder. Fiziksel olarak, rüzgarın hızını sıfıra indirmek, türbinin arkasında havanın birikmesine ve yeni gelen rüzgarın geçişini engellemesine yol açacaktır. Alman fizikçi Albert Betz tarafından ortaya konan ve rüzgar türbinleri için geçerli olan 'Betz Limiti'ne göre, bir türbin rüzgarın kinetik enerjisinin en fazla yaklaşık %59,3'ünü alabilir. Buna göre, enerji verimliliği ve yenilenebilir kaynaklar açısından rüzgar enerjisinin bu kısıtlaması aşağıdakilerden hangisiyle en doğru şekilde açıklanır?
Şıklar
Rüzgar türbinlerinin kanatlarının sürtünmesiz bir ortamda çalışmasının imkansız olması
Havanın kütlesel debisinin korunumu yasası gereği, havanın türbini terk etmesi için belirli bir hıza sahip olması zorunluluğu
Türbin kanatlarının dönme hızının, ışık hızına yaklaşamamasından kaynaklanan relativistik etkiler
Rüzgarın yönünün sürekli değişmesi sonucu oluşan vektörel enerji kayıpları
Atmosferdeki nem oranının havanın yoğunluğunu değiştirerek kinetik enerji transferini engellemesi
Çözüm Açıklaması
Betz Limiti, akışkanlar mekaniği ve süreklilik denklemi ile ilgilidir. Eğer bir türbin rüzgarın tüm enerjisini emseydi, havanın çıkış hızı sıfır olurdu. Hız sıfır olursa, hava türbinin arkasından uzaklaşamaz ve yeni gelen havanın türbine girmesini engeller. Bu nedenle verimlilik asla %100 olamaz; hava türbini belirli bir hızla terk etmek zorundadır.
Video Çözüm
AI ile video çözüm oluştur
İnteraktif Çözüm
Adım adım, sesli ve animasyonlu çözüm. Quiz ile kendini test et!