Szélenergiáról

A szélenergiát tulajdonképpen nevezhetnénk a napenergia másodlagos megjelenésének is.

Ugyanis a Nap sugárzása felmelegíti a földfelszínt, aminek hatására a felette lévő levegő is felmelegszik és felemelkedik nyomáskülönbséget hozva létre. Ez a nyomáskülönbség és a Föld forgása miatti ún. Coriolis-erő hatására a levegő mozgásba jön, szél támad. 1000 m felett a szél viszonylag állandó, de a földfelszín közelében a különböző terepeken a súrlódás ingadozásokat, örvényléseket okoz, ezért a szél iránya és sebessége időben erősen változik. A Földet érő évi napenergiának csak 1,5-2,5%-a fordítódik a levegőmozgás fenntartására, s ebből elméletileg is legfeljebb 3%-a hasznosítható bolygónkon. Mivel alapvetően függ a naptól, a rendelkezésre állása ahhoz hasonlóan kiszámíthatatlan. A szél mozgási energiája sebességfüggő, amit a már ismer mozgási energia képlettel lehet leírni:

E_msz=1/2 m*v²

Teljesítőképessége, pedig az időegységre vetített mozgási energiaváltozásból adódó munkavégző képessége, azaz az adott felületen időegység alatt átáramló levegő tömegéből (tömegáram: m*=ρ*A*v ) és az áramlási sebességből lehet kiszámítani az alábbi képlettel:

P_sz =1/2 (ρ*A*v)v² =1/2 ρ*A*v³

Ez a teljesítőképesség akkor lenne maradéktalanul felhasználható, ha a szél a teljes mozgási energiáját átadná a szélkeréknek, azaz megállna. Ez nyilvánvalóan nincs így. Ezért tényleges teljesítőképességet az áramlási sebesség változásából (v₂-v₂), és az átlagsebességből ((v₂+v₂)/2) lehet kiszámítani az alábbi képlettel:

P_sz =1/2 ρ*A*(v₁+v₂)/2*(v₁²-v₂²)

Ahol:

A : a szél átáramlásának kitett felület (m²)

v : szélsebesség (m/s)

ρ : levegő sűrűsége: (1,293 kg/m³)

Bizonyítható (Betz), hogy a turbinák által elméletileg felvett maximális teljesítmény a v₂=1/3v₁ értéknél érhető el, ami cca 59%-os hatásfokot enged meg.

Legerősebb a nyílt vidéken, tengerpartokon, lapos dombokon, fennsíkokon. Biztonságos hasznosítása - szélmotoros formában - az évi lineáris 5 m/s átlagsebesség felett ajánlott. Magyarország adottságai ennél sajnos általában kedvezőtlenebbek, mint ahogy azt az alábbi széltérképek is mutatják.

Forrás: BFH Európa Projektfejlesztő és Tanácsadó Kft.: Falvak megújuló energián alapuló komplex közmű-modelljei