Was ist Windenergie?
Das Energiepotential wurde erstmals im 19. Jahrhundert vom schottischen Physiker William Rankine definiert. Er erklärte es als in einem System gespeicherte Energie, die in Arbeit umgewandelt werden könnte. Unter Windpotentialenergie ist die Menge an nutzbarer Energie zu verstehen, die durch Windströmungen realisierbar ist. Solche Windenergie wird durch solche Mittel wie Windturbinen, Windmühlen, Windpumpen und die Segel von Schiffen in kinetische Energie umgewandelt. Die Menschheit nutzt seit langem die potenzielle Energie des Windes für ihre eigenen Zwecke: um Windmühlen anzutreiben, Getreide zu mahlen, Segelschiffe über das Meer zu schieben und in jüngerer Zeit Strom zu erzeugen.
Das Windpotential wird in Joule gemessen. Ein Joule ist definiert als die Arbeit, die benötigt wird, um ein Watt Leistung für einen Zeitraum von einer Sekunde zu erzeugen. Die grundlegende Theorie hinter der potentiellen Windenergie besagt, dass Wind mit einer bestimmten Geschwindigkeit und Stärke genug Joule Energie erzeugen kann, um eine bestimmte Aufgabe auszuführen. Wenn beispielsweise eine stetige Brise die Rotorblätter einer Windkraftanlage um 10 Umdrehungen pro Sekunde dreht und jede Umdrehung 1,5 Joule erzeugt, ergibt sich eine potenzielle Windenergie von 15 Joule. Dies bedeutet, dass es vernünftigerweise 15 Watt Energie pro Sekunde produzieren könnte.
In diesem Beispiel würde der Wind, wenn er eine Stunde lang bei gleichbleibender Brise weht, 54 Kilowatt Strom erzeugen. Die potentielle Energie der Brise würde 54.000 Joule pro Stunde betragen. Eine solche Zahl könnte eine 100-Watt-Glühbirne 540 Stunden lang ununterbrochen mit Strom versorgen, bevor sie erschöpft wird.
Die Formel zur Ermittlung des Energiepotenzials von Windenergie wird auch verwendet, um die wirtschaftliche Machbarkeit von Windenergiefeldern und anderen Methoden zur Erfassung von Windenergie zu bewerten. In Gebieten, in denen der Wind konstant ist, kann es eine wirtschaftliche Entscheidung sein, seine Kraft zu nutzen. In Gebieten, in denen die Luftbewegung nicht gleichmäßig ist, können die Kosten für die Einrichtung und Wartung von Windkraftanlagen und anderen Geräten zur Nutzung von Energie die erzielbaren Vorteile aufwiegen.
Zur Ermittlung der Wirtschaftlichkeit wird die Formel zur Ermittlung des Windpotentials aus dem vorherigen Beispiel verwendet und anschließend mit der Anzahl der vorgeschlagenen Windturbinen multipliziert. Wenn im vorherigen Beispiel eine einzelne Windkraftanlage 54.000 Joule elektrische Energie pro Stunde erzeugt, kann davon ausgegangen werden, dass zehn Windkraftanlagen ein Windpotential von 540.000 Joule pro Stunde haben. Nach dieser Schätzung kann die Windpotentialenergie eines solchen Windkraftanlagenfeldes 540 Kilowattstunden Strom pro Stunde produzieren, solange der Wind weitergeht.