Энергия ветра и участок

Количество энергии, которое можно получить от ветра, прямо пропорционально скорости потока в третьей степени. Существование такой зависимости заставляет очень тщательно выбирать место расположения ветроустановки. Если можно найти участок, где скорость ветра больше хотя бы на 1 м/с, чем на остальной территории, то это гарантирует выработку заметно большего количества энергии. Существуют два основных вида данных, характеризующих ветровые условия каждого конкретного участка. К ним относятся:

• сведения об участках, на которых отмечались самые большие скорости ветра;
• направления преобладающих ветров;
• сведения о характере изменений скорости ветра за годы наблюдений;
• данные о годовом ветровом режиме;
• данные о максимальной скорости ветра в периоды затишья и о продолжительности таких периодов.

Если по данным наблюдений среднегодовая скорость ветра меньше 2,8 м/с, то дальнейшие разработки вести бессмысленно, хотя известно, что в отдельные периоды скорость ветра может превышать среднее значение. Следует искать участки, на которых скорость ветра обычно выше средних скоростей за счёт топографических условий. Любые данные, полученные через метеослужбу, пригодны только для проработки основных решений. Каждый конкретный участок может иметь ветровые характеристики, отличные от тех, что даёт метеослужба, т.к. этот участок и метеостанция находятся в различных топографических условиях. Второй вид данных — результаты наблюдений непосредственно на участке строительства, продолжительность которых должна быть не менее 2 лет. Наблюдения следует вести в разных точках участка и на разных отметках (скорость ветра с высотой увеличивается, потому что исключается воздействие препятствий, находящихся на поверхности земли). Наблюдения, проведённые на различных высотах, позволяют оценить постоянство ветровых характеристик. Чем больше «разброс» результатов наблюдений, тем большей переменчивостью и турбулентностью характеризуется ветер и тем менее пригоден выбранный участок. Проанализируем, как влияют топографические условия участка на скорость ветра — увеличивают или уменьшают её? Опыт показал, что большие преимущества для установки ветродвигателей имеют гладкие холмы, если они окружены свободным пространством в радиусе 5–6 км. При установке ветродвигателя на склоне холма важно, чтобы уклон был такой, при котором ветровой поток не разбивался бы с увеличением скорости. Разделение воздушного потока приводит к возникновению турбуленции, которую следует избегать. Отдельные холмы предпочтительнее, чем гряды холмов. Возрастание скорости воздушного потока может происходить вдоль любой стороны холма в то время, как у гряды холмов это явление наблюдается только вдоль одного определённого направления. Окружающее пространство должно быть, по возможности, свободно от деревьев, крупных камней и других предметов, которые могут создать турбулентные потоки. Однако растительность может служить своеобразным индикатором ветровых условий местности. Например, крона бальзамической пихты меняет свои очертания под воздействием ветра. При среднегодовой скорости ветра около 8,3 м/с крона пихты принимает очертания, сходные с флагом. С увеличением средней скорости ветра увеличиваются деформации кроны. На последней стадии, которая характерна для скорости ветра более 12,5 м/с, ветви у этого вида пихты растут только на высоте 15&160;см от земли. Такой естественный индикатор ветровых условий позволяет определять параметры ветрового потока в горах, где среднегодовая скорость ветра может быть различной даже для участков, находящихся друг от друга на расстоянии около 30 м. Генри Клюз в своей работе «Получение электроэнергии от ветра» предложил метод интерполяции результатов кратковременных наблюдений для получения сведений долговременного характера. Суть метода заключается в том, что результаты ежедневных измерений в течение месяца, проведённые на данном участке, сравниваются с результатами многолетных наблюдений ближайшей метеостанции для того же месяца. По результатам сравнений определяют интерполирующие коэффициенты, которые позволяют получить среднегодовые показатели ветровых характеристик выбранного участка.