Конечно, максимальный ветровой потенциал можно наблюдать на побережьях морей, в горах и на возвышенностях. Но есть много других территорий, где потенциал ветра тоже хороший. В качестве источника энергии ветер менее предсказуем, чем, например, солнце, но в определенные периоды ветер наблюдается в течение целого дня.

На ресурсы ветра оказывает влияние рельеф земной поверхности, препятствия, расположенные на высоте менее 100 метров. Поэтому ветер зависит в большей степени от местных условий, чем солнечная энергия. Например, в гористой местности, два участка могут характеризоваться одинаковым солнечным потенциалом, но возможно, что у них будет различный ветровой потенциал, главным образом из-за отличий в направлении потоков ветра и рельефе. По этой причине, чтобы использование энергии ветра было эффективным, планирование мест под ветряки необходимо проводить тщательнее, чем при монтаже солнечной системы. Энергия ветра находится в зависимости от сезонных изменений погоды: ветряки эффективнее работают зимой, чем в летнюю жару (в солнечных системах ситуация обратная). Оптимальным вариантом будет сочетание в одной системе малой солнечной системы и ветрогенератора. Такие гибридные системы гарантируют более высокую производительность электрической энергии по сравнению с фотоэлектрической и ветровой системами, установленными отдельно.

Важно помнить, что количество энергии, получаемой за счет движений ветра, зависит от площади, которую охватывают лопасти ветротурбины в ходе вращения, плотности воздуха, а также от куба скорости ветра.

Плотность воздуха

Лопасти ветряка вращаются движениями воздушных масс. Чем больше масса воздуха, тем с большей скоростью вращаются лопасти и тем больше электрической энергии вырабатывает ветрогенератор. Из курса физики мы знаем, что кинетическая энергия движущегося тела (воздуха, например) пропорциональна его массе, поэтому энергия ветра зависит от плотности воздуха, которая, в свою очередь, зависит от количества молекул в единице объема. В условиях нормального атмосферного давления и при температуре 15°С плотность воздуха равна 1,225 кг/м3. Но по мере увеличения влажности плотность воздуха начинает уменьшаться. В зимний период воздух более плотный, поэтому ветрогенератор будет зимой вырабатывать больше энергии, чем в летнее время, при одинаковой скорости ветра. На территории, находящейся высоко над уровнем моря, например, в горах, показатель атмосферного давления меньше, значит, плотность воздуха тоже меньше.

• Использование энергии ветра. Часть 3
• Использование энергии ветра. Часть 1
• Японцы будут на Камчатке тестировать арктические ВЭС
• Япония: первая в мире плавающая гибридная электростанция
• Япония устанавливает плавающую ветряную турбину
• Ямайка обеспечит сельские дома солнечной и ветряной энергей
• Якутия переходит на альтернативную энергетику
• Южная Корея готова инвестировать более 35 млрд. долларов в альтернативную энергетику

Площадь ротора

Ротор ветротурбины «захватывает» энергию потока ветра, который находится возле него. Естественно, чем больше площадь ротора, тем больше он может выработать электроэнергии. Площадь ротора увеличивается пропорционально квадрату диаметра ротора, тогда ветрогенератор, размер которого в два раза больше, может выработать энергии в четыре раза больше. Но процесс увеличения площади ротора невозможно свести к элементарному удлинению лопастей ветряка. Кажется, что это самый просто метод увеличения количества «захватываемой» энергии ветряком. При увеличении размера площади, охватываемой лопастями при вращении, увеличивается нагрузка на всю систему при такой же скорости ветра. Чтобы система могла выдержать нагрузки, нужно усилить все ее механические компоненты. Такое решение проблемы требует дополнительного вложения финансовых средств.