Factorii ce influențează eficiența Turbinei Eoliene. Factorii Extrinseci.

  Ca sursă de energie, vântul este mai puțin predictibil, spre deosebire, de exemplu ca și Soarele, dar în anumite perioade prezența vântului este întreaga zi. Asupra resursele de vânt influențează mai mulți factori imuabili cum ar fi: relieful Pământului, densitatea aerului, viteza vântului și prezența obstacolelor situate la o altitudine de până 100 de metri. Prin urmare, vântul este mai mult dependent de condițiile locale decât de energia soarelui. În mod firesc, cel mai mare potențial Eolian se observă pe coasta, pe dealuri și în munți. Cu toate acestea, există multe alte zone cu potențial eolian, suficient pentru utilizarea sa în industria eoliană.

Moară de vânt în Herne Bay UK

În regiunile muntoase, de exemplu, două sectoare pot avea același potențial solar, dar este posibil ca potențialul lor eolian să fie diferite, în primul rând din cauza diferențelor de topografie și direcția fluxurilor de vânt. În legătură cu această planificare locul pentru instalația de conversie a energiei vântului trebuie să se petreacă mai amănunțit, decât în cazul sistemelor cu panouri fotovoltaice. Energia vântului de asemenea este supusă schimbărilor meteorologice sezoniere. Instalația de conversie a energiei vântului lucrează mai bine în sezonul rece al anului și mai puțin eficient – în perioada caldă (în cazul panourilor fotovoltaice invers). Varianta optimală este de a combina într-un sistem unic Turbina Eoliană cu panourile fotovoltaice. Un astfel de sistem combinat ar asigura o productivitate mai înaltă a energiei electrice în comparație cu un sistem dispus separat.
Este important la fel de reținut că eficiența și cantitatea de energiei, care este produsă din vânt, depinde în principal de acești factori: randamentul maxim, densitatea aerului, suprafața ariei de maturare a rotorului și de asemenea cubul vitezei vântului.

Limita Betz

  Mai întâi, înainte de a vorbi despre influența factorilor extrinseci asupra eficienței turbinei eoliene, trebuie menționat influența legilor naturale. Una din principalele legi este Limita Betz (factorul de putere sau factorul de eficiență), energia maximă Teoretică pe care o turbină eoliană o poate extrage din vântul care traversează rotorul, conform acestei legi, turbina eoliană poate produce sau converti cel mult 59,3% din energia cinetică a vântului. Chiar dacă vântul ar sufla ipotetic vorbind, pe tot parcursul anului, puteți obține tot atât cât indică legea Betz în condiții ideale.
Eficiența maximă egală cu 59,3% este atinsă atunci când viteza aerului după ce a trecut prin rotor este de 3 ori mai mică decât viteza aerului înainte de rotor. În practică însă media eficienței eolienei sau randamentul în cele mai bune cazuri este la 0,30 – 0,45. Fapt că acest raport este variabil și depinde esențial de viteza vântului, viteza rotorului și schimbarea construcției și lungimii lamei.

Densitatea Aerului

  Paleta turbinei eoliene se rotește datorită mișcării maselor de aer. Cu cât este mai mare masa de aer, cu atât mai repede se rotește paleta și cu atât mai multă energie electrică poate să genereze turbina eoliană. Cunoaștem din cursul de fizică, că energia cinetică a unui corp în mișcare (de exemplu aerul) este proporțional masei lui, de aceea energia vântului depinde de densitatea aerului. Densitatea depinde de numărul de molecule într-o unitate de volum. La o presiune atmosferică normală și la temperatura de 15⁰C densitatea aerului constituie 1,225 Kg/m³. Totuși cu mărirea umidității densitatea aerului ușor se mărește. Din cauză că iarna densitatea aerului este mai mare, generatorul de vânt va genera în timpul iernii mai multă energie, decât vara, la aceeași viteză a vântului. Pe teritoriile, care sunt disponibile la înălțimea peste nivelul mării, de exemplu în munți, presiunea atmosferică este mai mică, și corespunzător este densitatea aerului mai mică.

Viteza Vântului

  Viteza vântului este una dintre cel mai important factor, care influențează la cantitatea de energie, care instalația eoliană electrică poate transforma în electroenergie. Viteza mare a vântului mărește volumul maselor de aer care trec. De aceea odată cu mărirea vitezei vântului crește și cantitatea de energiei electrice, care generează instalația electrică de vânt. Energia vântului se schimbă proporțional cu cubul vitezei vântului. Astfel, de exemplu dacă viteza vântului se dublează, energia cinetică, care se obține la rotor, se mărește de opt ori. Tabelul introdus mai jos, arată valorile vântului în condiții standarde (aer uscat, densitatea – 1,225 Kg/m³, presiunea atmosferică la nivelul mării 760 mm coloana de mercur). Formula de calcul cantității de energie (se determină în W/m²) arată în felul următor: 0,5*1,225*V³, unde V – viteza vântului în m/sec.

Valorile conform datelor asociației Daneze de construcție a Turbinelor Eoliene

Viteza vântului m/s	Cantitatea de energie, W/m2
1	1
3	17
5	77
9	477
11	815
15	2067
18	3572
21	5672
23	7452

  Condițiile naturale de vânt mereu se schimbă, se schimbă de asemenea și viteza vântului.

Rugozitatea reliefului

  Suprafața pământului cu toată vegetația și construcțiile ce se află pe ea, sunt factorii de bază care influențează la micșorarea vitezei vântului. Acest fenomen este descris ca și influența rugozității suprafeței reliefului. Odată cu îndepărtarea de la suprafața terestră se micșorează și influența suprafeței terestre, astfel fluxurile de aer laminar se măresc. Cu alte cuvinte, cu cât mai sus cu atât este mai mare viteza vântului și sunt mai mari ariile de curgere laminară a lui. La înălțimea de 1 Km relieful practic e fără influență asupra vitezei vântului. În straturile cele mai inferioare ale atmosferei asupra vitezei vântului influențează contactul de frecare cu suprafața solului. Pentru  energia eoliană asta presupune, că cât este mai accentuată rugozitatea reliefului, cu atât mai mică va fi viteza vântului. Viteza vântului într-un nivel esențial se micșorează din cauza pădurilor și a orașelor mari, în același timp spațiile cu întinse cu ape sau de exemplu teritoriile aeroporturilor, sau câmpiile aproape că sunt fără nici un efect de înfrânare a aerului. Blocurile, pădurile și alte obstacole pe lângă că micșorează viteza vântului, ele și formează fluxuri turbulente.

Factorii ce influențează eficiența Turbinei Eoliene. Factorii Extrinseci.