1.2. Jak odhadnout rychlost větru pro větrný generátor
Proč je vůbec důležité znát rychlost větru?
Rychlost větru je nejdůležitějším faktorem, který ovlivňuje množství energie vyrobené větrným generátorem.
Tabulka níže 1.3 ukazuje hodnoty větrné energie za standardních podmínek (suchý vzduch, hustota – 1.225 kg/m 3, atmosférický tlak 760 mm Hg). Vzorec pro výpočet množství energie (definované ve W/m2) je následující:
P = 0.5 × 1.225 × V 3 ,
V – rychlost větru v m/s (podle Dánské asociace výrobců větrných turbín)
| Tabulka 1.3. | Hodnoty větrné energie za standardních podmínek |
Co byste měli vzít v úvahu při měření rychlosti větru ve vybrané oblasti?
Nejprve si musíte pamatovat, že rychlost větru závisí na následujících faktorech.
Výška nad úrovní terénu. V blízkosti země se vítr zpomaluje v důsledku tření o zemský povrch. U zemědělských polí a pouštních oblastí, kdy se výška nad zemí zvýší dvakrát, je pozorováno zvýšení rychlosti větru přibližně o 12 %.
Čas roku. Většina regionů zažívá výrazné sezónní výkyvy v proudění větru. Navíc v zimních měsících je rychlost větru obvykle vyšší než v létě. Denní změny rychlosti větru jsou zpravidla pozorovány v blízkosti moří a velkých jezer.
Ráno slunce ohřívá pevninu rychleji než voda, takže vítr vane směrem k pobřeží. Večer se země ochlazuje rychleji než voda, takže vítr fouká od pobřeží.
Povaha zemského povrchu. Kopce nebo pohoří nacházející se v otevřeném terénu jsou obecně považovány za vynikající umístění pro větrnou turbínu. Na kopcích je rychlost větru vyšší ve srovnání s okolní rovinatou oblastí. Je důležité si uvědomit, že vítr může změnit směr před dosažením kopce, protože oblast vysokého tlaku se ve skutečnosti rozšiřuje o určitou vzdálenost před kopcem. Je také důležité si uvědomit, že turbulence, které se dramaticky zvyšují v případě strmého kopce nebo nerovného povrchu, mohou negovat výhody vyšší rychlosti větru (viz obrázek 1.2).
| Obr. 1.2. | Dobré a špatné možnosti umístění větrných elektráren |
Jak určit průměrnou rychlost větru v dané oblasti?
Existuje několik způsobů, jak určit průměrnou rychlost větru v dané oblasti.
Metoda číslo 1. Informace na internetu a oficiálních zdrojích
Existuje několik stránek, které můžeme použít k určení průměrné rychlosti větru v téměř jakékoli oblasti světa, například http://firstlook.3tier.com.
Stránka poskytuje bezplatné informace o větru ve výškách 20, 50 a 80 m.
Metoda číslo 2. Údaje o meteorologické službě nebo místním letišti
Údaje o rychlosti větru můžete získat také u místní meteorologické kanceláře nebo letiště. Je třeba si uvědomit, že údaje, které poskytují, mají určité zvláštnosti.
Průměrná data. Meteorologické stanice obvykle zaokrouhlují data za určitá časová období, což vám nedává příležitost vidět sezónnost nebo změny rychlosti větru v závislosti na denní době.
Není vždy jasné, jak interpretovat hodnoty ve vztahu k vašemu webu. K výrazným rozdílům v rychlosti větru dochází při posunutí měřicích přístrojů o 30–50 m do strany, nemluvě o vzdálenostech 2–5 kilometrů a více. Velmi důležitý je také rozdíl mezi krajinou vašeho webu a krajinou místa, kde se meteorologická služba nachází.
Výška měření. Rychlost větru se může lišit v závislosti na nadmořské výšce. Údaje poskytované meteorologickou službou jsou obvykle sbírány v nadmořské výšce 10 m. Abyste to zjistili, musíte vstát ze židle a pryč od počítače!
Metoda č. 3. Měření rychlosti větru v místě budoucí instalace pomocí přenosné meteostanice
Výhody. Výhodou tohoto přístupu je vysoká přesnost dat. Při provádění prací na měření rychlosti větru v místě instalace můžete nainstalovat senzory přenosné meteostanice v požadované výšce. Můžete také nainstalovat několik přenosných meteostanic na různá místa na místě a určit tak největrnější místo pro instalaci. Tato metoda je nejobjektivnější a poskytuje nejpřesnější údaje o rychlosti větru v místě instalace.
Omezení. Délka doby měření. Pro provádění objektivních měření je nutné instalovat přenosnou meteostanici na dlouhou dobu – nejlépe alespoň jeden měsíc. V ideálním případě by přenosná meteorologická stanice měla odečítat údaje po celý kalendářní rok, protože ve všech regionech je sezónní vítr (větry jsou silnější v zimě, na podzim a na jaře). Krátká doba měření nemusí poskytnout objektivní informace.
Cena práce. Náklady na měření rychlosti větru pomocí přenosné meteostanice v místě instalace jsou dražší než obecné průměrné statistické údaje od místních vládních meteorologických služeb. Pokud chcete instalovat přenosnou meteostanici na dlouhou dobu nebo ji používat na více místech, pak má smysl si tento systém pořídit, než si jej pronajmout.
