Vindhastighed og energi
Vindens energi: Vindhastigheden i 3. potens
Vindhastigheden har stor betydning for den mængde energi, som en vindmølle kan omdanne til elektricitet. Vindens energiindhold varierer med 3. potens af den gennemsnitlige vindhastighed. Hvis der er dobbelt så høj vindhastighed, indeholder vinden 2
3 = 2 x 2 x 2 = 8 gange så meget energi.
Hvordan kan det være, at energien i vinden varierer med 3. potens af vindhastigheden? Ja, hvis en bil fordobler sin hastighed, kræver det fire gange så meget energi at standse bilen (Newtons 2. lov).
Vindmøller udnytter energien ved at bremse vinden. Hvis vi fordobler vindhastigheden, kommer der dobbelt så mange skiver luft gennem rotoren i sekundet, og hver af skiverne indeholder fire gange så meget energi, som vi lærte af bileksemplet.
Grafen viser, at ved en vindhastighed på 8 meter i sekundet er der en
effekt (energimængde pr. sekund) på 314 Watt pr. kvadratmeter, når vinden står vinkelret på det bestrøgne rotorareal.
Øger vi vindhastigheden til 16 m/s, bliver effekten otte gange højere, dvs. 2509 W/m 2 . Tabellen i Håndbogen viser vindens energiindhold pr. kvadratmeter rotorareal ved forskellige vindhastigheder.
Formel for vindens effekt
Effekten af den vind, der passerer vinkelret gennem en cirkulær flade er:
P = 1/2
v
3 
r
2
hvor P = vindens effekt målt i W (Watt).
= (rho) = massefylden af tør luft = 1.225 målt i kg/m
3 (kilogram pr. kubikmeter, ved gennemsnitligt atmosfærisk tryk ved havoverfladen ved 15° C).
v = vindens hastighed målt i m/s (meter pr. sekund).
= (pi) = 3.1415926535...
r = radius (dvs. halvdelen af diameteren) af rotoren målt i m (meter).
