Скорость ветра. Скорость ветра – наиболее значимый фактор, влияющий на количество энергии ветра, которое преобразует ветрогенератор в электрическую энергию. Большая скорость ветра увеличивает объем проходящего воздуха. Поэтому взрастающая скорость ветра способствует увеличению количества электроэнергии, вырабатываемой установкой.

Энергия ветра меняется пропорционально кубу скорости ветра. Если скорость ветра увеличивается вдвое, то кинетическая энергия, выработанная ротором, возрастает в восемь раз.

Природные ветровые условия и скорость ветра все время изменяются. Конструкция ветрогенератора рассчитана на работу при скорости ветра в пределах 3-30 м/сек. Скорость ветра, превышающая данный предел, может привести к поломке ветряка, поэтому большие ветрогенераторы обязательно оснащаются тормозами. Малые ветряки работают и при скорости ветра меньше 3 м/сек.

Неровность рельефа. Земная поверхность со строениями и ее растительностью, находящимися на ней, является ключевым фактором, влияющим на снижение скорости ветра. Данное явление называется влиянием неровности рельефа. По мере удаления от поверхности Земли влияние неровности рельефа снижается, при этом увеличиваются ламинарные воздушные потоки. То есть, чем дальше от земли – тем скорость ветра больше. На высоте1 км рельеф почти не оказывает влияния на скорость ветра. В нижних слоях атмосферы на скорость ветра сильно влияет трение с земной поверхностью. Для ветроэнергетики это значит, что чем больше неровность рельефа, тем будет ниже скорость ветра. Значительно снижают скорость ветра большие города и леса, большие водные пространства или, например, территории аэропортов практически не замедляют ветер. Леса, здания и другие препятствия не просто снижают скорость ветра, они образуют турбулентные потоки.

Оценивая пригодность конкретной территории для использования энергии ветра и установки ветряка, т.е. ее ветровой потенциал, специалисты используют классификацию неровности рельефа. Чем выше класс неровности рельефа, тем больше препятствий на поверхности земли и, значит, больше замедляющее влияние на скорость ветра.

• Использование энергии ветра. Часть 2
• 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

Классификация неровностей рельефа:

0 – поверхность воды;

0,5 – открытый рельеф, имеющий гладкую поверхность (покосы, взлетные территории);

1 – открытая сельскохозяйственная территория без изгородей, строений; небольшие возвышенности;

1,5 – сельскохозяйственные строения с небольшими навесами (до8 м) и несколькими зданиями, расположенными на расстоянии1250 м;

2 – сельскохозяйственные строения с несколькими навесами и зданиями, высотой до8 м, находящимися на расстоянии500 мдруг от друга;

2,5 – сельскохозяйственные постройки с деревьями, кустарниками, небольшим количеством зданий, навесами высотой до8 м, находящимися на расстоянии друг от друга250 м;

3 – поселки, деревни, сельскохозяйственные угодья с множеством высоких изгородей, лесами; неровный рельеф;

3,5 – города с высокими зданиями;

4 – крупные города, мегаполисы с небоскребами и высокими зданиями.

В промышленности есть понятие сдвиг ветра. Оно описывает процесс снижения скорости потоков ветра по мере их приближения к земной поверхности. Сдвиг ветра нужно учитывать во время проектирования ветряной установки. Если ветротурбина будет иметь большой диаметр ротора и незначительную высоту башни, то ветер, действующий на конец лопасти, расположенной в верхнем положении, будет иметь максимальную скорость, а поток ветра, действующий на конец лопасти, находящейся в нижнем положении, будет минимальным, что может разрушить ветряк.