Оценка скорости ветра для ветроустановок

Перед тем как производить расчет ветроустановки и выбирать место ее установки необходимо провести исследование скорости ветра и его направление. Зачем это нужно? Это мы и рассмотрим в этой статье.

В чем важность скорости ветра?

Самым важным фактором влияющим на количество электроэнергии, выработанной ветряком, есть скорость ветра. С увеличением скорости ветра, количество выработанной им электрической энергии возрастет кубически. Это значит, что при возрастании скорости ветра вдвое, то количество кинетической энергии, полученной ротором увеличится в восемь раз.

Формула для расчета количества энергии (Вт/м²):

Где: S – площадь, на которую нажимает воздушный поток;

P – плотность воздуха, выраженная в кг/м³

V – скорость ветра, выраженная в м/с

Ниже приведена таблица энергии ветра при стандартных условиях (плотность 1,225 кг/м³, сухой воздух, атмосферное давление 760 мм рт. столба):

Факторы, которые следует учесть при измерении скорости ветра

Нужно учитывать, что на скорость ветра оказывают влияние следующие факторы.

Высота над уровнем моря

Чем ближе к земле, тем слабее ветер. Это вызвано тем, что ветер будет замедлятся за счет трения о земную поверхность. На пустынных территория, а также на сельхоз полях при увеличении высоты в два раза скорость ветра возрастет примерно на 12%.

Время года

Не последнюю роль в таких процессах играет также и время года. В некоторых регионах скорости ветров в летнее и зимнее время существенно отличаются, причем зимой скорость воздушных потоков выше, чем летом. Изменения скорости днем наблюдают, как правило, поблизости морей и крупных озер. Это вызвано тем, что утром солнце нагревает воду медленней, чем землю и воздушный поток направлен в сторону побережья. Вечером же вода остывает медленнее чем земля, и поток воздуха направлен в обратную сторону (от побережья).

Характер земной поверхности

Превосходным местом для установки ветряка считаются холмы или горные хребты расположенные на открытом ландшафте. Скорость ветра на холме будет больше, чем на окружающей ее равнинной территории. Но при этом необходимо учесть, что ветер может изменять свое направление до достижения холма. Это может быть вызвано тем, что область высокого давления расширяется на некотором расстоянии перед холмом. Также нужно учесть влияние турбулентности, ее значение может довольно резко увеличится в случае неровностей холма или его большой крутизны, что может обнулить все преимущества данной возвышенности в области скорости воздушного потока. Примеры хороших и плохих размещений показаны ниже:

 Определение средней скорости ветра на участке

Данные из сети интернет

Пожалуй, самым простым способом получения таких данных будет интернет. Там есть сайты, которые могут предоставить вам такие данные практически для любой точки мира.

Данные из аэропорта или метеослужб

Также можно обратится с просьбой предоставить вам метеоданные в местную метеослужбу либо аэропорт. При этом нужно учесть, что в предоставляемых данных есть особенности, которые тоже нужно учесть.

А именно: усредненные данные – для удобства использования данных метеослужбы довольно часто округляют полученную информацию за определенные промежутки времени, что не даст вам полной картины изменений ветров в зависимости от времени суток или сезонности.

Также не всегда доступные данные именно по вашему участку. Поскольку значительные расхождения в скорости ветра можно получить при сдвиге приборов на 30-50 м в сторону, не говоря уже о расстояниях 1, 2, 5 км. Большую роль сыграет разница ландшафтов на вашем участке и участке, где находится метеослужба.

Немалую роль играет и высота замера ветра, поскольку в тех данных, что предоставляет метеослужба, замеры ведутся, как правило, на высоте 10 метров над землей. А как упоминалось выше, скорость ветра зависит от высоты.

Самостоятельный замер скорости ветра

Такой подход самый желанный, но не самый реализуемый. Главным достоинством такого способа есть то, что он самый объективный. При проведении замеров можно установить датчики на необходимую высоту, установить несколько портативных метеостанций в самых разных точках измеряемого участка, чтоб получить данные о самом благоприятном месте для монтажа ветроустановки.

Недостатком такого способа есть то, что установка портативной метеостанции необходима на довольно длительный срок (не менее одного месяца), а в идеальном варианте – не менее года. Это обусловлено сезонностью ветров. Измерение за короткий промежуток времени может не дать объективных данных, следствием чего станут значительные убытки.

Немаловажным фактором является и стоимость проведения работ по замерам. Как правило, стоимость проведения замеров вам обойдется дороже, чем данные метеослужб. Поэтому необходимо тщательно подойти к определению скорости воздушного потока на вашем участке, во избежание лишних финансовых затрат, а также снижения срока окупаемости устройства.