Share to Facebook 
Share to Twitter 
Share to Linkedin 
PGT SocialWeb - Copyright © 2010 by pagit.eu

Energija vjetra

Što je vjetar i kako nastaje E-mail
Autor Iva Zelenko   

Vjetar najjednostavnije možemo opisati kao strujanje zračnih masa koje nastaje uslijed razlike temperatura odnosno tlakova. Strujanjem zraka dolazi do trenja, odnosno gubitka kinetičke energije u doticaju sa čvrstom podlogom, što rezultira razlikama u brzini strujanja u prostoru i vremenu.

Uslijed nejednolikog zagrijavanja Zemljine površine dolazi do zagrijavanja zračnih masa. Topli zrak uzdiže se na desetak km u ekvatorijalnom pojasu, te se usmjerava prema polovima i zakreće pod utjecajem Zemljine rotacije, odnosno Coriolisove sile. Hladni zrak popunjava nastale praznine i na taj način uzrokuje stalne vjetrove.

vjetar

Lokalni vjetrovi nastaju zbog globalne raspodjele tlaka i putujućih cirkulacijskih sustava, odnosno, uvelike ovise o topografskom i geografskom obilježju kao što su: drveće, zgrade, jezera, more, planine i kotline.

Značajke vjetra:

Vjetar se najčešće opisuje dvjema jednostavnim komponentama: smjerom i jačinom. Za određivanje smjera koristi se vjetrulja, a označavamo ga stranom svijeta sa koje dolazi.

ruza vjetrova

Jačinu vjetra određujemo anemometrom ili pomoću Beaufortove ljestvice, oznakama od 0 do 12, gdje 0 označava brzinu vjetra od 0-14 km/h, a 12 označava orkanski vjetra jači od 154, 8 km/h.

brzine vjetra - Beaufort-ova ljestvica

 


Brzina vjetra opisuje se sa tri svoje veličine. Srednjom brzinom vjetra (najčešće kao 10-minutni prosjek, ali može biti i satni, 6-satni, dnevni, pa i mjesečni i sezonski prosjek), trenutačnom brzinom vjetra i fluktuirajućom komponentom brzine vjetra. Fluktuirajuća komponenta brzine vjetra određuje longitudinalni (horizontalni) intenzitet turbulencije, te na taj način opisuje mahovitost i stalnu promjenjivost brzine vjetra.

Trenutačnu brzinu vjetra određujemo formulom:

vtrenutačno = vsrednje + vfluktuirajuće

Zbog trenja u dodiru s površinskim slojem Zemlje (koji se opisuje kao hrapavost terena pri modeliranju strujanja vjetra) brzina vjetra je nula tik uz površinu, te ubrzano raste s visinom do granice atmosfere (oko 2 kilometra iznad tla). Na toj visini promjena brzine s daljnjim rastom visine postaje jednaka nuli.

Srednju vrijednost brzine vjetra određuju sezonske pojave, a trenutačna vrijednost može značajno oscilirati zbog interakcije vjetra sa površinom tla i zbog termičkih efekata uslijed pomaka zračnih masa.

Energija vjetra:

Energija koju vjetar u sebi nosi i koja se može upotrijebiti na koristan način ovisi o kubu srednje brzine vjetra koji puše, ali i o gustoći zraka (koja pak ovisi o nadmorskoj visini i temperaturi).

Energija vjetra ovisni o specifičnoj snazi vjetra u određenom vremenskom intervalu:

vjetar

gdje je Ek,vj kinetička energija vjetra, Pvj snaga vjetra, a t vremenski interval u kojem puše vjetar - ili jednostavnije, ako kažemo da u određenom vremenskom intervalu T vjetar puše jednoliko jednadžba glasi:

vjetar

gdje je Pvj zamijenjen sa

vjetar

pri čemu je ρ gustoća zraka, a v3 kub brzine vjetra.

Kako smo već napomenuli, gustoća zraka ovisi o nadmorskoj visini (tj. tlaku) i temperaturi. Tako se gustoća zraka za određeno područje i vremenski period može odrediti kao:

vjetar

pri čemu je ρ0 gustoća zraka pri standardnim uvjetima, pb barometarski tlak, a T temperatura zraka.

Iskoristivost energije vjetra je ograničena, te se u slobodnoj struji zraka samo jedan njen dio može pretvoriti u korisnu energiju. Razlog leži u činjenici da u slobodnoj struji vjetra isti mora nastaviti svoje strujanje da bi omogućio dolazak vjetru iza sebe. To ograničenje naziva se Betzov zakon. On se izražava kroz stupanj aerodinamičke pretvorbe koji je ograničen Betzovom granicom, a koja iznosi 0,593. To znači da se maksimalno 59,3% energije vjetra može pretvoriti u korisnu energiju aerodinamičkom pretvorbom u slobodnoj struji vjetra.

Unatoč tome, kao i činjenici da energija vjetra nastaje pretvorbom samo 1% energije Sunca dozračene na Zemlju, vjetar je jedan od izdašnijih izvora obnovljive i održive energije, te njegov tehnički potencijal uz današnje stanje tehnologije daleko nadmašuje potrebe čovječanstva za električnom energijom.

Tags:     vjetar      kako nastaje vjetar      energija vjetra      snaga vjetra      brzina vjetra      lokalni vjetrovi      globalni vjetrovi      coriolisova sila
Vezane vijesti
Index članka
Što je vjetar i kako nastaje
#2
Sve stranice
 

Vjetroelektrane za početnike

VE u regiji

Nove tehnologije

Zadnje vijesti

Podržavate li izgradnju vjetroelektrana u vašoj regiji?