niedziela, 29 marca 2020

Energia wiatru

Kierunek wiatru

Określenie kierunku wiatru wiąże się z podaniem kierunku z którego wieje. Oznacza to, że wiatr zachodni wieje z zachodu, a nie w stronę zachodnią.

 

Wiatry zachodnie nad terenem Polski.

Wiatrowskaz

Wiatrowskaz inaczej anemoskop to proste mechaniczne urządzenie do wskazywania kierunku wiatru. Możemy  spotkać różne formy tego przyrządu:

     

w postaci  pasiastego rękawa, spotykany na lotniskach i przy obiektach przemysłowych

w postaci masztu lub wysięgnika z metalową chorągiewką, spotykany w ogródkach meteorologicznych
dekoracyjny element architektoniczny na budowlach (np. szczyt wieży kościelnej, dach budynku)
 Przykład z wikii
 Przykład z wiki
Przykład z wiki

Róża wiatrów

Historycznie okrągła tarcza z podziałką stopniową lub rumbową i zaznaczonymi kierunkami według stron świata, nanoszona na stare mapy morskie i stosowana przez żeglarzy przed wprowadzeniem kompasu magnetycznego. Obecnie różę wiatrów umieszcza się na mapach w celach dekoracyjnych.

 

 

W meteorologii jest to  graficzna ilustracja wieloletnich meteorologicznych statystyk dotyczących kierunków i prędkości wiatrów, występujących w miejscu, gdzie prowadzi się pomiary.

 

 

Wiatromierz

Wiatromierz inaczej anemometr to przyrząd służący do pomiaru prędkości wiatru. Urządzenie rejestrujące prędkość wiatru w postaci graficznej jest nazywany anemografem. Można wyróżnić kilka rodzajów wiatromierzy:

 

   

 

 

 

 obrotowe
(wiatrakowe i czaszowe)
 wychyłowe
coraz rzadziej stosowane, do znalezienia np. w szkolnych stacjach meteo - wiatromierz Wilda
ciśnieniowe tzw. rurka Pitota,  wykorzystujące zmianę ciśnienia w poruszającym się płynie, wykorzystywane w lotnictwie do pomiaru prędkości lotu samolotu
 Przykład - wiatromierz obrotowy - czaszowy - wiki
 Przykład wiatromierz Wilda ze strony www.imgw.pl

Przykład rurka Pitota i wiki
Przykład ze strony notam.blox.pl

Energia wiatru

Energia kinetyczna przemieszczających się mas powietrza. Wykorzystywana  już w czasach starożytnych do napędzania statków żaglowych( np. już w starożytnym Egipcie 3200 lat p.n.e.). Innym sposobem jej wykorzystania są wiatraki przekształcające energię wiatru na energię kinetyczną w ruchu obrotowym. Obecnie wiatraki są wykorzystywane w pompach wiatrowych oraz turbinach wiatrowych wytwarzających energię elektryczną.

Moc wiatru można obliczyć wg wzoru:

Gdzie…P - Moc w watachρ - Gęstość powietrza w kg/m3 (ok. 1,225Kg/m na poziomie morza).A – Powierzchnia, przez którą przelatuje wiatr. W przypadku wiatraków jest to obszar koła, na którym działa wirnik w m2 równy pi*r2 (gdzie r to promień wirnika).V - Prędkość wiatru w m/s.
Na moc wiatru największy wpływ mają: prędkość wiatru (podwojenie prędkości wiatru zwiększa 8-krotnie wartość mocy) oraz powierzchnia, przez którą on przelatuje (dla wiatraków dwukrotne zwiększenie promienia łopat skutkuje 4-krotnym zwiększeniem mocy).

Turbulencje

Turbulencje to nagłe zawirowania (ruchy wstępujące i zstępujące) powietrza w bezchmurnej atmosferze. Mogą być powodowane zetknięciem się dwóch prądów atmosferycznych oraz przeszkodami geograficznymi np. górami.

 

Uskok wiatru

Uskok wiatru to nagła i szubko zmiana prędkości wiatru często związana ze zmianą jego kierunku w orientacji poziomej jak i pionowej. Przyczyną uskoków wiatru mogą być burze, przeszkody terenowe czy inwersja temperatury.

 

Szorstkość terenu

Przyczyną zakłóceń przepływu wiatru mogą być przeszkody terenowe związane ze środowiskiem geograficznym (góry), przyrodniczym (lasy) czy działalnością człowieka (budowle). Powodują one różnego rodzaju zmiany kierunku i siły wiatru (turbulencje i uskoki wiatru). Duże zakłócenia mogą mieć np. wpływ na bezpieczeństwo lotu samolotu, natomiast, mniejsze mają wpływ także na wydajność turbin wiatrowych. Szorstkość terenu określa stopień przepływu wiatru w danym terenie. Planując budowę elektrowni wiatrowych uwzględnia się częstość występowania wiatrów o odpowiedniej sile oraz szorstkość terenu, jako element mający wpływ na zaburzenia przepływu mas powietrza.


 

Obszary morskie charakteryzują się częstymi wiatrami oraz 0 wartością szorstkości powierzchni, czy brakiem zakłóceń przepływu wiatru.