Chcąc inwestować w coraz popularniejsze technologie związane z wytwarzaniem energii z odnawialnych źródeł musimy zapoznać się nie tylko z najnowszymi osiągnięciami techniki w tej dziedzinie, ale także musimy mieć świadomość tego, w jaki sposób przebiegają badania i analizy pozwalające na odpowiednie wykorzystanie potencjału wiatru.

Obliczenia pozwalające scharakteryzować najważniejsze parametry potrzebne do oceny „jakości” wiatru opierają się na podstawowych zagadnieniach z fizyki. Wyjść należy od najbardziej elementarnych aspektów.

Jak wiadomo, nie jesteśmy w stanie wykorzystać całej energii zawartej w wietrze, gdyż wiatr wykorzystany przez turbiny wieje z niezerową prędkością. Aby przekonać się, jaką część mocy wykorzystujemy, musimy skorzystać z zasady zachowania pędu i energii.

Ogólnie zasada zachowania pędu mówi, że dla dowolnego izolowanego układu suma wektorowa pędów pozostaje stała.

Charakterystyka wiatru
Prędkość wiatru zależy od różnicy ciśnienia między obszarami wyżu a niżu, odległości między nimi, jak również od ukształtowania terenu. Prędkość wiatru podlega cyklowi dobowemu.

Natomiast na kierunek wiatru ma wpływ ruch obrotowy ziemi, występowanie składowej promieniowej prędkości wiatru, jak również siły Coriolisa. Siła Coriolisa to siła powodująca zaburzenie toru ruchu ciała znajdującego się w układzie obracającym się.

Kierunek wiatru podaje się najczęściej na trzy sposoby:

– 4 kierunki ( N, E, S, W)

– 8 kierunków ( N, NE, E, SE, S, WS, W, NW)

– 16 kierunków ( N, NNE, NE, NEE, E, SEE, SE, SSE, S, WSS, WS, WWS, W, NWW, WN, NNW)

 

Jedną z podstawowych charakterystyk wiatru, a zarazem bardzo ważną z punktu widzenia energetyki wiatrowej, jest przestrzenno-czasowy rozkład prędkości wiatru. Bardzo często do opisu zmienności prędkości wiatru stosuje się dwuparametrowy rozkład Weibulla…

 

zobacz także:

Energetyka wiatrowa offshore

Współpraca elektrowni wiatrowej z KSE

Aerodynamika wirnika
W energetyce wiatrowej znalazły zastosowania profile lotnicze. Posiadają one specjalną geometrię, która polepsza właściwości aerodynamiczne wirnika.

Na profil lotniczy działa siła aerodynamiczna P. Jest to siła wypadkowa siły oporu Px i siły nośnej Py. Musimy pamiętać, iż ilość powietrza wpływającego na krawędź natarcia profilu jest równa ilości powietrza spływającego z krawędzi spływu.

Moc turbiny
Zmianę mocy turbiny najlepiej pokazuje krzywa mocy. Jest to parametr, który obrazuje, jak zmienia się moc, a co za tym idzie produkcja energii elektrycznej przy zmianie prędkości wiatru. Krzywa mocy to podstawowy parametr brany pod uwagę przy projektowaniu farm wiatrowych.

Maciej Duraczyński, GLOBEnergia

Cały artykuł – GLOBEnergia 4/2008