 |
 |
|
|
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
|
Energie uit windDe energie die in de wind zit is eigenlijk zonne-energie. Door de zon ontstaan drukverschillen in de atmosfeer waardoor de lucht gaat stromen van hoge naar lagedrukgebieden. De hoeveelheid zonne-energie die door de aarde jaarlijks wordt opgevangen is vele malen groter dan de jaarlijkse energiebehoefte van de hele wereld. De energie die in de wind zit is eigenlijk zonne-energie. Door de zon ontstaan drukverschillen in de atmosfeer waardoor de lucht gaat stromen van hoge naar lagedrukgebieden. De hoeveelheid zonne-energie die door de aarde jaarlijks wordt opgevangen is vele malen groter dan de jaarlijkse energiebehoefte van de hele wereld. Als we nu eens al deze (zonne-) energie zouden kunnen gebruiken om het licht te laten branden, om auto te rijden, om huizen te verwarmen, etc. dan waren we in één klap af van de dreigende klimaatsverandering. Helaas is het nog niet zo ver. Kortom, er is genoeg zonne- en windenergie. We hoeven het alleen maar te pakken! De hoeveelheid energie die in de wind zit wordt bepaald door de hoogte van de windsnelheid en wel tot de derde macht van de windsnelheid. Dus als het twee keer zo hard waait zit er 8 keer zoveel energie in. Ook de oppervlakte die de draaiende wieken beschrijven (de rotoroppervlakte) is van invloed op de hoeveelheid energie die kan worden gevangen.
De formule voor de energie in de wind is: Pwind = 1 / 2 d V3 A waarbij A de oppervlakte is die de rotor beschrijft en d de dichtheid van de lucht. Nu is de dichtheid van de lucht net zo als de windsnelheid geen constante. De dichtheid van de lucht wisselt van dag tot dag en is onder andere afhankelijk van de temperatuur van de lucht en de hoogte waarop gemeten wordt.
Nu kan door een windmolen niet alle energie uit de wind worden gehaald omdat dan de lucht achter de windmolen stil zou staan. Al in 1926 is door Albert Betz aangetoond dat maximaal 59,3% van de energie door een windmolen uit de wind kan worden gehaald. Daarnaast zal door wrijvingsverliezen en rendementverliezen tijdens de energieomzetting in o.a. de tandwielkast, generator en transformator, het percentage energie dat uit de wind kan worden gehaald, nog kleiner worden. Wel is het zo dat door technische ontwikkelingen deze verliezen steeds kleiner worden en dus het rendement toeneemt.
De (elektrische) energie die door een windmolen uit de wind kan worden gehaald kan worden geschreven met de formule Pelektrisch = Cp x Pwind waarbij Cp de vermogenscoëfficiënt is. Cp kan gezien de Wet van Betz niet groter zijn dan 0,593 en door allerlei verliezen zal deze nog lager zijn. Voor de huidige generatie windturbines ligt de vermogenscoëfficiënt Cp tussen de 0,45 en de 0,5.
Dit betekent concreet dat een windmolen ongeveer 50% van de energie in de wind eruit kan halen. Bovenstaande theorie pleit dus voor een zo groot mogelijke windvang en daarmee dus voor een zo groot mogelijk bestreken oppervlakte van de wieken (rotor). Tevens zien we dat de windsnelheid van groot belang is. Hoe hoger je komt in de atmosfeer hoe harder het waait. Dit verklaart ook het streven naar een zo hoog mogelijke ashoogte en een zo groot mogelijk rotoroppervlak.
|
