Лекція 2 Енергетичний потенціал вітру

Вітроенергетичні ресурси виникають на Землі при нерівномірному нагріванні її поверхні Сонцем. Протягом дня повітря над великими водними поверхнями залишається порівняно холодним, тому що більша частина енергії сонячного випромінювання витрачається на випар води або ж поглинається нею. Над сушею, повітря нагрівається протягом дня більше, він розширюється, легшає й піднімається вгору. Його заміняє більше щільне холодне повітря, розташований над водою. Так у прибережній зоні виникають бризи.

Протягом ночі їхній напрямок над прибережними водами міняється на зворотне, тому що суша прохолоджується швидше води й відповідно знижується температура розташованого над нею повітря. Холодне повітря, що рухається до моря, витісняє нагрітий, котрий піднімається з поверхні води. Аналогічно спостерігаються бризи з боку гір протягом дня, коли тепле повітря піднімається уздовж схилу, нагрітого Сонцем. Уночі порівняно холодне повітря на схилі стікає в долини.

Подібна циркуляція повітряних мас в земній атмосфері спостерігається при великому нагріванні поверхні Землі поблизу екватора, чим у районах полюсів. Вітер над холодною поверхнею, що дме від полюсів до екватора, заміщає гаряче повітря, що піднімається в тропіках і переміщається у верхніх шарах атмосфери в напрямку до полюсів.

Обертання Землі також впливає на циркуляцію її повітря. Сили інерції, які діють на холодне повітря, що рухається поблизу поверхні в напрямку до екватора, прагнуть закрутити його в західному напрямку. У той же час тепле повітря, що рухається у верхніх шарах атмосфери в напрямку до полюса, має тенденцію до повороту на схід. Ця циркуляція повітря на великому просторі навколо зони зниженого тиску відбувається в напрямку, протилежному напрямку руху годинникової стрілки в північній півкулі, і за годинниковою стрілкою - у південному. Тому що вісь обертання Землі нахилена під кутом 23,5 до площини її обертання навколо Сонця, те сезонні зміни теплової енергії, одержуваної від Сонця, залежать від змін у ці періоди швидкості й напрямку вітру на даній ділянці земної поверхні.

Енергія, що безупинно надходить від Сонця й перетвориться в кінетичну енергію вітрових потоків на Землі, відповідає, по оцінках, сумарній потужності понад 10 ГВт.

Вітрові параметри, використовувані для вітроенергетики, поділяються на три основні групи:

- перша містить у собі основні статистичні розподіли, які дозволяють виявити особливості вітрового режиму досліджуваного регіону й дати попередню оцінку його енергетичних ресурсів;

- друга група характеристик призначена для встановлення оптимального співвідношення між потужністю вітрового потоку й потужністю ВЭУ. З їхньою допомогою більш точно можна прогнозувати реально можливий рівень утилізації ресурсів;

- третя група призначена для характеристики вітру в той час,

коли його режим несприятливий для використання енергетичних ресурсів. Цей режим формується при затишші і слабких вітрах, які у вітроенергетиці називаються енергетичними штилями, а також при сильних і дуже сильних вітрах.