Lub - skąd się bierze wiatr?
Energia wiatrowa jest przekształconą formą energii słonecznej. Słońce wysyła co godzinę w kierunku Ziemi energię o mocy 174 423 000 000 000 kWh. Promieniowanie słoneczne dociera na Ziemię w nierównomiernym rozłożeniu, tak że atmosfera i masy wodne oraz lądowe w pobliżu równika są o wiele mocniej nagrzewane niż ma to miejsce w pozostałej części globu. Ponadto masy lądowe ogrzewają i ochładzają się szybciej niż masy wodne.
System konwekcyjny atmosfery powstaje w następujacy sposób: ciepłe powietrze jest znacznie lżejsze niż powietrze zimne i podnosi się na wysokość ok.
Około 1-2 procent energii słonecznej przeobrażane jest w sposób naturalny w energię wiatrową.
Badania naukowe amerykańskiego uniwersytetu Harvard University w Cambridge dowiodły, że globalna sieć elektrowni wiatrowych byłaby w stanie pokryć całkowite zapotrzebowanie energetyczne całej ludności na Ziemi.
Energia wiatrowa jest jedną z najstarszych wykorzystywanych przez człowieka form energii. Od zamierzchłych czasów ludzie wytwarzają za pomocą wiatraków siłę mechaniczną, mieląc zboże i pompując wodę. Wraz z pojawieniem się elektryczności pod koniec XIX wieku powstały pierwsze elektrownie wiatrowe w oparciu o technikę wiatraków. Proces uznania energii wiatrowej jako poważnej metody nowoczesnej produkcji energii trwał jednak dość długo.
Wraz z pierwszym kryzysem naftowym w latach 70., przede wszystkim jednak wskutek ruchu denuklearyzacyjnego w latach 80. w Europie, zrodziło się zainteresowanie energiami alternatywnymi. Poszukiwano nowych rozwiązań umożliwiających ekologiczne i ekonomiczne wykorzystanie zasobów naturalnych. Pierwsze opracowane w tym okresie elektrownie wiatrowe były ekstremalnie drogie, a wynikająca z tego wysoka cena energii stała się głównym argumentem przeciw wykorzystaniu energii wiatrowej. Zainicjowano nowe międzynarodowe programy badawcze i rozwojowe oraz organizacje – często finansowane ze środków publicznych – badające nowe założenia wytwarzania energii i prowadzące istotne badania podstawowe.
Organizacje badawcze, jak Niemiecki Instytut Energii Wiatrowej (Deutsches Windenergie-Institut DEWI) oraz Duński Instytut Badawczy Risø, a także różne programy rozwojowe i badawcze oraz międzynarodowe kooperacje w dziedzinie energii wiatrowej były istotnie odpowiedzialne za przemysłowy i technologiczny przełom w coraz bardziej profesjonalnie działającej branży energii wiatrowej. Standaryzacja i normalizacja wszelkich wspieranych inwestycji i regulacji w zakresie bezpieczeństwa oraz coraz lepsza realizacja inwestycji przyczyniły się do wzrostu ich ekonomiczności.
Horrendalne niegdyś koszty wytwarzania energi wiatrowej obniżono już w 1981 roku wraz z projektem generacji elektrowni wiatrowych o mocy 55 kW o około 50 procent na każdą kilowatogodzinę (kWh).
Według danych kilku organizacji ekologicznych wykorzystanie energii wiatrowej przy uwzględnieniu wszystkich zewnętrznych kosztów produkcji energii (np. strat środowiska naturalnego) jest obecnie jednym z najtańszych źródeł energii.
Nowoczesne elektrownie wiatrowe na świecie stanowią obecnie znaczący udział w globalnej produkcji energii. Niemcy uznawane są za jeden z najważniejszych rynków energii wiatrowej świata, o drugiej największej po Stanach Zjednoczonych mocy energetycznej (23 903 MW w 2008 roku). Obecnie Niemcy, Stany Zjednoczone, Hiszpania, Francja, Chiny i Indie należą do największych użytkowników energii wiatrowej przetwarzanej na energię elektryczną.
Przemysł energii wiatrowej stał się znaczącym rynkiem rozwojowym oraz czynnikiem ekonomicznym wraz ze stale rosnącym poziomem eksportu.
Międzynarodowi eksperci do spraw klimatu i środowiska są zgodni co do tego, że Ziemia ociepla się, a zasoby naturalne wyczerpują się. Ponadto stare elektrownie z lat 60. i 70. należy wkrótce wymienić, i to w drastycznie zmienionych politycznie i gospodarczo warunkach. Globalne problemy środowiska naturalnego nie dają się już ignorować. Poprzez międzynarodowe konwencje, jak np. protokół z Kioto, kraje uprzemysłowione zobowiązują się do redukcji emisji gazów cieplarnianych. Ogólnoświatowe ustandaryzowane zastosowanie energii odnawialnych – niezależnie od warunków klimatycznych i krajowych regulacji prawnych – staje się coraz bardziej prawdopodobne. Branża energii wiatrowej patrzy w związku z tym w przyszłość bardzo optymistycznie.
Charles F. Brush (1849-1929) - jeden z założycieli amerykańskiego stowarzyszenia elektryczności. W latach 1887-88 wybudował urządzenie, które dziś uznawane jest za pierwszą w pełni automatyczną elektrownię wiatrową wytwarzającą prąd. Wymiary były na ówczesne czasy gigantyczne: średnica wirnika:
Poul
Albert Betz (1885-1968) - niemiecki fizyk. Jako ówczesny kierownik Instytutu Aerodynamiki w Göttingen sformułował prawo Betza i wykazał, że fizyczne maksimum wykorzystania energii wiatru wynosi 59,3%. Jego teoria dotycząca formy skrzydeł stanowi także dziś podstawę przy projektowaniu instalacji wiatrowych.
Palmer Cosslett Putnam (1910-1986) - amerykański inżynier, opracował w 1941 roku siłownię wiatrową Smith Putnam o mocy 1,25 MW, działającą z przerwami do 1945 roku i zlikwidowaną z powodu uszkodzenia materiału. Materiały oraz jakość materiału niezbędne dla obiektu tej wielkości nie były wówczas jeszcze osiągalne.
Ulrich W. Hüttner (1910-1990) - niemiecki inżynier. Zbudowana przez niego w 1957 roku na polu doświadczalnym w Jurze Szwabskiej elektrownia o mocy 100 kW StGW-34 uznawana jest za kamień milowy w rozwoju nowoczesnej technologii energii wiatrowej.
Johannes Juul (1887-1969) - duński inżynier, student Poula
Lata 70. i 80.:
pierwszy kryzys naftowy doprowadził do zmiany myślenia w polityce energetycznej. Zainteresowanie energiami alternatywnymi wzrosło i doprowadziło do powstania narodowych i międzynarodowych programów badawczych i rozwojowych.
Niemieccy i duńscy pionierzy opracowali pierwsze działające ekonomicznie siłownie wiatrowe, które przyczyniły się do przemysłowego i technologicznego przełomu w branży energii wiatrowej
Energia wiatrowa jest energią kinetyczną cząstek powietrza poruszających się z określoną prędkością. Powierzchnia okręgu o promieniu r znajdująca się w pozycji pionowej do kierunku wiatru jest przesuwana w określonym czasie t przez następującą masę:
Energię kinetyczną wiatru określa się zgodnie z poniższym wzorem:
Należy zwrócić uwagę na to, że moc wiatru rośnie proporcjonalnie do trzeciej potęgi prędkości wiatru. Tym samym jest on jednym ze współczynników decydujących przy technicznym wykorzystaniu energii wiatrowej.
Przy pomiarach wiatru niezwykle ważne jest określenie gęstości powietrza. Gęstość powietrza na różnych wysokościach i przy różnych temperaturach mocno się zmienia. Różnica gęstości powietrza między temperaturą
Gęstość powietrza p to:
w kg/m3; ciśnienie atmosferyczne = p, stała gazowa R, temperatura w kelwinach = T
Energia wiatru mierzona jest w kilowatogodzinach (kWh) lub megawatogodzinach (MWh) przy uwzględnieniu czasu, np. na rok lub na godzinę.
Katalog
Informacja o produktach
Case Studies
Informacje o wietrze
Pobranie Acrobat Reader
Ammonit Measurement GmbH
Wrangelstrasse 100
10997 Berlin
Niemcy
E: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
T: +49-30-6003188-0