F.Broekhuijzen

ROC Flevoland – ROC Amsterdam

Wind

Waar komt windenergie vandaan

Alle duurzame energie (met uitzondering van getijden en geometrische energie), en zelfs de energie in fossiele brandstoffen, komt uiteindelijk van de zon. De zon straalt 174.423.000.000.000. kilowattuur energie naar de aarde per uur. Met andere woorden de aarde ontvangt 1,74 x 10 watt macht. Ongeveer 1 tot 2 procent van de energie van de zon wordt omgezet in windenergie. Dat is ongeveer 50 tot 100 keer meer dan de energie die omgezet wordt in biomassa door alle planten op aarde.

Temperatuur verschillen gedreven luchtcirculatie:

De regio’s rond de evenaar op 0 breedtegraad worden meer verwarmd door de zon dan de rest van de wereld. Deze hete gebieden zijn op deze infrarood foto aangegeven in de warme kleuren rood, oranje en geel. Hete lucht is lichter dan koude lucht en deze zal stijgen tot ongeveer 10 KM hoogte en zal zich verspreiden over het noorden en zuiden. Als de aarde niet zou draaien dan zal de lucht op de polen gewoon weer zinken en terugkeren naar de Evenaar.

 http://www.jason.org/digital_library/159.aspx

De Coriolis kracht:

Aangezien de hele wereld draait wordt elke beweging op het noordelijk halfrond afgebogen naar rechts en op het zuidelijk halfrond wordt elke beweging afgebogen naar links. Deze schijnbare buigkracht staat bekend als de coriolis kracht ( vernoemd naar de franse wiskundige Gaspard Gustave Coiriolis 1792 – 1843).

Lees ook eens dit artikel.

 http://www.kennislink.nl/publicaties/weerkunde-meteorologie-voor-iedereen-luchtdruk-en-wind

Globe Wind:

De Coriolis kracht beïnvloed de wind op de hele aarde. De wind stijgt op van de evenaar en beweegt naar Noord en Zuid in de hogere luchtlagen van de atmosfeer. Op ongeveer 30breedtegraad voorkomt de Coriolis kracht dat de wind zich veel verder kan verplaatsen op deze breedtegraad is een hoog drukgebied, zodat de lucht weer naar beneden begint te zinken. Omdat de wind opstijgt vanaf de Evenaar ontstaat daar een laag drukgebied en zal op de hoogte van het maaiveld weer lucht aantrekken van het Noorden en het Zuiden. Op de polen zal er een hoge druk ontstaan als gevolg van de afkoeling van de lucht. Met de buigende krachten van de Coriolis kracht in ons achterhoofd komen wij tot de volgende algemene resultaten wat betreft de heersende windrichtingen.

De grote van de atmosfeer is schromelijk overdreven in de afbeelding hier boven.

In werkelijkheid is de sfeer 10 KM dik d.w.z. 1/1200 van de diameter van de wereldbol. Dit deel is beter bekend als de troposfeer. De windrichtingen zijn belangrijk voor het plaatsen van windturbines maar ook de plaatselijke geografie die van invloed kan zijn op de algemene resultaten in de bovenste tabel.

De atmosferische wind:

De atmosfeer/troposfeer is een heel dun laagje. De wereldbol heeft een diameter van 12000 km. De troposfeer die zich uitstrekt tot ongeveer 11 km hoogte (36.000 voet) is waar al ons weer en het broeikaseffect optreed. Als we het op een andere schaal zouden bekijken en we de wereldbol verkleinen tot een diameter van 1,2 meter dan zou de atmosfeer 1mm dik zijn.

De atmosferische wind speelt zich dus vooral af in de hogere luchtlagen( vanaf 1000 m ) en wordt dus niet of weinig beïnvloed door het aardoppervlak. De windsnelheden worden gemeten met behulp van weerballonnen.

Oppervlakte wind:

In de luchtlaag ( 100 m ) aan de oppervlakte van de aarde zijn vele invloeden van toepassing, niet alleen de Corioliskracht maar ook de oppervlakte ruwheid en andere belemmeringen die uiteindelijk het rendement van een windturbine bepalen.

Lokale wind:

Er zijn verschillende plaatsen in de wereld die hun eigen weer en wind karakteristieken hebben, meestal ontstaat dat door het plaatselijke landschap (geografie) . Zo geven berggebieden interessante weerpatronen. Een voorbeeld is de vallei van de wind die zijn oorsprong vindt op het zuiden gerichte hellingen in het noordelijke deel van het zuidelijk halfrond. Wanneer de hellingen en de omliggend lucht verwarmd wordt en de dichtheid van de lucht afneemt, zal de lucht opstijgen over het oppervlak van de hellingen. ‘s Nachts zal de wind afkoelen en een neerwaartse beweging maken. Dit natuurlijke verschijnsel kan zeer sterke (canyon) wind veroorzaken. Voorbeelden zijn de Föhn in de Alpen in europa, de Chinook in de Rocky Mountains, de Zonda in de Andes, de Mistral in de Rhône vallei, en de Sirocco uit de Sahara en nog vele anderen.

 http://www.knmi.nl/cms/content/19576/lokale_winden

 http://nieuws.buienradar.nl/achtergronden_Lokale_winden_00062.aspx

Zeewind:

Hoewel Globe winden belangrijk zijn bij het bepalen van de heersende wind in een bepaald gebied, zijn ook de plaatselijke klimatologische omstandigheden van groot belang. Deze lokale windpatronen kunnen zelfs de globe winden overheersen.

Landmassa worden overdag sneller opgewarmd dan de zee. De lucht stijgt ,stroomt naar de zee, en creëert een lage druk op de het maaiveld, waardoor de koele lucht vanaf de zee naar het land trekt. Dit noemt men een zeebries. Tegen de avond is er vaak een periode van rust omdat dan de temperatuur van het land en de zee gelijk zijn. s‘nachts waait de wind in tegenovergestelde richting. De aflandige wind is meestal minder sterk omdat ook de temperatuurverschillen kleiner zijn. Dit natuurlijke effect gebeurt dagelijks maar ook in de verschillende zeisoenen. De     moesson in zuidoost Azië is daar een goed voorbeeld van en is in werkelijkheid een grootschalige vorm van de zeebries en aflandige wind omdat de landmassa’s sneller worden opgewarmd en afgekoeld dan de zee.

Windsnelheid meting:

De meting van de windsnelheid wordt meestal gedaan met behulp van een cup anemometer, zoals in de afbeelding. De cup anemometer heeft een verticale as en drie bekers die de wind vangen. Het aantal omwentelingen per minuut wordt elektronisch geregistreerd.

Normaal gesproken is de windmeter is uitgerust met een windvaan om de windrichting te detecteren.

In plaats van bekers, anemometers kan worden uitgerust met propellers, hoewel dit niet gebruikelijk is.

Andere typen zijn onder andere ultrasone windmeters of laser anemometers, waarbij de fase verschuiving van geluid of coherent licht wordt gedetecteerd dat weerkaatst wordt door de luchtmoleculen. Hete draad anemometers detecteren door middel van de windsnelheid gemeten in tijd en de temperatuur verschillen tussen de draden geplaatst in de wind en de windschaduw (de lijzijde).

Het voordeel van niet-mechanische windmeters kan zijn dat zij minder gevoelig zijn voor bevriezing. In de praktijk worden echter de cup anemometers nog veel gebruikt.

Kwaliteit Windmeters:

Alle waarde naar zijn geld, is een bekend spreekwoord. Dit geld zeker voor anemometers. Men kan zich voorstellen hoe catastrofaal het kan zijn als men de economische opbrengst van een geheel windpark uit wil rekenen en gebruik maakt van meet apparatuur dat een afwijking heeft van een Paar procenten.

De windmeter op een windturbine wordt echter alleen gebruikt om te bepalen of er voldoende wind is om de turbine rotor tegen de wind in te kruien en te starten.