Co to jest energia potencjału wiatru?
Energia potencjalna została po raz pierwszy zdefiniowana w XIX wieku przez szkockiego fizyka Williama Rankine'a. Wyjaśnił to jako energię przechowywaną w systemie, który można przekształcić w pracę. Odnosząc się do energii potencjalnej wiatru, można to rozumieć jako ilość energii użytecznej, która może być wykonana przez prądy wiatrowe. Taka energia wiatrowa jest przekształcana w energię kinetyczną za pomocą takich środków, jak turbiny wiatrowe, młyny wiatrowe, pompy wiatrowe i żagle statków. Ludzka ma długą historię wykorzystywania energii potencjalnej wiatru do własnych celów: w celu zasilania młynów wiatrowych, szlifowania ziarna, popychania statków żeglarskich przez morze, a ostatnio w celu wytwarzania energii elektrycznej.
Energia potencjału wiatrowego jest mierzona u dżuli. Dżul jest definiowany jako praca potrzebna do wyprodukowania jednego watu mocy przez jeden sekundę. Podstawowa teoria energii potencjalnej wiatru stwierdza, że wiatr z pewną prędkością i siłą może stworzyć wystarczającą ilość dżuli energii, aby wykonać określone zadanie. Na przykład, jeśli stałą bryzaZwykle obrotowe Ostrza turbiny wiatrowej na 10 obrotów na sekundę, a każda rewolucja wytworzyła 1,5 dżuli, wówczas wynikowa energia potencjału wiatrowego wynosiłaby 15 dżuli. Oznacza to, że może rozsądnie wytwarzać 15 watów energii co sekundę.
Przy użyciu tego samego przykładu, jeśli wiatr był kontynuowany przy tej samej stałej bryza przez godzinę, wytwarzałby 54 kilowaty energii elektrycznej. Potencjalna energia bryzy wynosiłaby 54 000 dżuli na godzinę. Taka figura może ciągle zasilać 100 watową żarówkę przez 540 godzin przed wyczerpaniem.
Wzór do wykrycia energii potencjalnej wiatru jest również wykorzystywany do oceny ekonomicznej wykonalności pól turbiny wiatrowej i innych metod gromadzenia energii wiatrowej. W obszarach, w których wiatr jest stabilny, może być rozsądna ekonomicznie decyzja o wykorzystaniu swojej mocy. Jednak w obszarach, w których ruch powietrza jest mniejszy niż stały, koszt związany z ustawieniemi utrzymanie turbin wiatrowych i innych urządzeń w celu wykorzystania energii może przewyższyć wszelkie korzyści, które można uzyskać.
Aby określić wykonalność ekonomiczną, stosuje się formułę wykorzystaną do uzyskania energii potencjalnej wiatru z poprzedniego przykładu, a następnie pomnożona przez liczbę proponowanych turbin wiatrowych. Korzystając z poprzedniego przykładu, jeśli pojedyncza turbina wiatrowa wytwarza 54 000 dżuli energii elektrycznej na godzinę, można rozsądnie oczekiwać, że dziesięć turbin wiatrowych będzie miało energię potencjału wiatrowego 540 000 dżuli na godzinę. Według tego oszacowania energia potencjału wiatrowego takiego pola turbiny wiatrowej będzie miała potencjał do wytworzenia 540 kilowatogodzin energii elektrycznej na godzinę tak długo, jak wiatr będzie trwał.