windenergie

Hierboven het grafiekje van de windsnelheid.  De opbrengst van een windmolen loopt op met de derde macht daarvan : v³  . Verder ook als het oppervlak toeneemt omdat : A= π  x r²  (de lengte van de wiek in het kwadraat )

P( vermogen van de turbine ) =½ x ρ x A x v³   (¹ )


wind ontstaat wanneer de zon de aarde op de ene plek  meer verwarmt dan op de andere plek. Eenvoudig gezegd stroomt warme lucht van de  de evenaar naar de polen.

De ( kinetische)  energie die de massa van bewegende lucht bevat, kan middels een windmolen worden omgezet in arbeid van een generator. Volgens de wet van Betz kan dat nooit meer zijn  dan de factor 0,5.

Het vermogen van een windmolen wordt meestal uitgedrukt in megawatt (MW) . dat is het maximale of geïnstalleerde vermogen.  Dat wordt alleen in optimale omstandigheden gehaald.

Het vermogen (MW) van een windmolen wordt bepaald door de grootte ( van de wieken ) én vooral de windsnelheid tot de derde macht (v³).  In het oranje grafiekje is te zien hoe snel die lijn stijgt.  Als gevolg daarvan stijgt ook de  hoeveelheid (MWh) stroom met  de derde macht.

( P( vermogen van de turbine ) =½ x ρ x A x v³  ) (¹ )

Het kan dus zijn dat bij weinig wind de wieken wél draaien, maar dan wordt er vrijwel geen stroom opgewekt.  Andersom moeten  molens bij een maximale wind worden stilgezet omdat ze anders uit elkaar zouden vliegen.

Productiefactor:   Aan de hand van historische gegevens is de productiefactor van een windmolen vastgesteld op 23 % ( op zee meer dan op land en afhankelijk van de hoogte )  dat wil zeggen dat de windmolen 23 % van de uren in het jaar werkelijk stroom levert op willekeurige momenten( zie vraag en aanbod)

vestas1Een van de grootste windturbines op dit moment is de Vestas V164 – 7.0 MW. met een rotor diameter van 164 meter !  Het oppervlak waarop de wind wordt opgevangen is groter dan twee voetbalvelden : 21.124 m2 .  De as van de turbine bevindt zich op een hoogte van 140 meter.  Het GEINSTALLEERDE vermogen van deze windturbine bedraagt 7 MW of 7000 KW.

Opbrengst : De jaaropbrengst van de V164  komt dan op 14 miljoen KWh

Huishoudens veelal wordt de term huishoudens gebruikt wanneer wordt gesproken over de opbrengst van een windmolen.  Dat is een misleidende term, want een huishouden kan maar 23 % ( 2014 uur ) van het jaar stroom betrekken van een windmolen. ( zie productiefactor)   Dus  827 kWh bij een jaarverbruik van 3600 kWh.  De overige 2773 kWh ( 77 % ) komt van centrales.

Vraag en aanbod   Windmolens leveren stroom als het waait. Willekeurig. Het kan dus voorkomen dat er veel stroom wordt opgewekt, terwijl er geen vraag is(’s nachts in de zomer )  of andersom er weinig stroom wordt opgewekt, terwijl er juist veel vraag is (’s morgens in de winter)   Windstroom ( en zonnestroom ) zijn aanbodgestuurd in tegenstelling  tot stroom van centrales die vraaggestuurd is.

Europees netwerk: Er zijn plannen voor een Europees netwerk van gekoppelde windturbines. 
De gedachte daarachter is dat het altijd wel ergens waait in Europa. Dat is niet zo. Het komt regelmatig voor dat er boven heel Europa een hoge – drukgebied ligt, waardoor het bijna overal windstil is. Bijvoorbeeld in de week van 23 nov 2011. De weerkaart ziet er dan uit zoals hieronder.
isobarenDe isobaren – lijnen van gelijke druk – liggen ver uit elkaar, hetgeen betekent dat er weinig drukverschillen waren  en daarom weinig wind.
Een rondgang langs verschillende steden levert de volgende windsnelheden (Beaufort ) op :
Amsterdam : 1  Parijs :1 London : 1 Oslo : 2 Boedapest : 2   Belgrado :2  Moskou : 2
Het systeem heeft ongeveer een week standgehouden. Die week had  60.000 MW aan opgesteld vermogen een opbrengst van 0 ( nul ) kWh en werd de vraag naar elektriciteit voldaan door kolen-, gas en nucleaire centrales.

(1) Zie voor de gehele berekening ‘windturbinevermogen “ op wikipediawarns