目前很多城市已经使用了风光互补路灯系统如图20所示 ,它具备了风能和太阳能产品的双重优点:该系统既可以通过太阳能电池组独立发电并储存在蓄电池,也可以通过风力发电机独立发电并储存在蓄电池;在风、光都具备时可以同时发电。某种型号的风光互补路灯技术参数如下:
风力发电 额定功率 | 风力发电 额定风速 | 风力发电机启动风速 | 路灯额定电压 | 路灯额定功 率 | 太阳能电池板平均输出功率 |
260W | 8m/s | 3m/s | 24V | 60W | 100W |
(1)假设路灯每晚工作10h,求路灯正常工作时的电流和每晚消耗的电能。
(2)如果太阳光照射到地面时的辐射功率为800J/(s.m2)(1s辐射在每1 m2上的光能为800J),若太阳能电池板的面积为1.25 m2,太阳能电池光电转换效率为多大?
(3)在平均风速为8m/s的晚上,风力发电机除了保障路灯正常工作外,同时还给蓄电池充电,如果风力发电机一晚上工作时间为8 h,则在这段时间内蓄电池储存电能是多少KW.h?
(4)已知风力发电机的输出电功率P与风速v的平方成正比。我市沿海风速不低于5m/s的时间每年不少于4000 h,试估算这台风光互补路灯系统利用风能的最小年发电量是多少KW.h?
解:(1)I= PL/ UL=60W/24V =2.5A --------------------------------------------------- 1分
W= PL t=60W×10×3600s=2.16×106J ---------------------------------------- 2分
(2) 太阳能电池板接收到的总功率P总=800W/s×1.25 m2 =1000W ------------- 1分
太阳能电池板平均输出功率P出=100 W
所以光电转换效率为η=P出/P总=100W/1000W =10% -----------------------------1分
(3)蓄电池可储存的电能W=(P额-P灯)t=(26010-3K W-6010-3K W) ×8h
=1.6KW·h ---------------------------------------------- 2分
(4)根据题意有P额/ P =v额2/ v2 ------------------------------------------------------ 1分
当风速为5 m/s时风力发电机输出功率P=(v2/ v额2)P额-------------------------1分
所以最小年发电量约为W=Pt/=(v2/ v额2)P额 t/=(52/82) ×260×10-3KW ×4000h
=406.25 KW·h -------------------------------------------1分
说明:(1)解答时应写出必要的文字说明、公式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分。若由于上步的计算导致下步结果错误不要重复扣分。
(2)计算题的方法不唯一,只要公式、代入数据及单位正确可参照参考解答评分。
科目:初中物理 来源: 题型:
风力发电 额定功率 |
风力发电 额定风速 |
风力发电机启动风速 | 路灯额定电压 | 路灯额定功 率 | 太阳能电池板平均输出功率 |
260W | 8m/s | 3m/s | 24V | 60W | 100W |
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科目:初中物理 来源: 题型:
风力发电 额定功率 |
风力发电 额定风速 |
风力发电机启动风速 | 路灯 额定电压 |
路灯 额定功率 |
太阳能电池板 平均输出功率 |
260W | 8m/s | 3m/s | 24V | 60W | 100W |
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科目:初中物理 来源:2012-2013学年江苏省南通市通州区三余中学九年级(下)第一次月考物理试卷(解析版) 题型:解答题
风力发电 额定功率 | 风力发电 额定风速 | 风力发电机启动风速 | 路灯额定电压 | 路灯额定功 率 | 太阳能电池板平均输出功率 |
260W | 8m/s | 3m/s | 24V | 60W | 100W |
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科目:初中物理 来源:2013年4月中考物理模拟试卷(73)(解析版) 题型:解答题
风力发电 额定功率 | 风力发电 额定风速 | 风力发电机启动风速 | 路灯额定电压 | 路灯额定功 率 | 太阳能电池板平均输出功率 |
260W | 8m/s | 3m/s | 24V | 60W | 100W |
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