Rüzgar Ölçümü

Rüzgar da hava gibi genelde öngürelemez. Yerden
yere ve zamandan zamana değişir. Görünmez olduğu için özel ölçüm
aletleri kullanmaksızın ölçülemez. Rüzgar hızı etrafımızdaki
ağaçlardan, binalardan, tepelerden ve vadilerden etkilenir. Rüzgar bir
diffuse enerji kaynağı olarak başka bir yerde başka bir zamanda
kullanılmak üzere biriktirilemez veya depolanamaz.

Rüzgar Gücü

Rüzgar
gücü mümkün rüzgar enerjisinin bir ölçümüdür. Rüzgar gücü rüzgar
hızının kübünün bir fonksiyonudur. Eğer rüzgar hızı iki misline çıkarsa
rüzgardaki enerji sekiz faktörü ile artar (23). Bunun anlamı şudur;
rüzgar hızındaki küçük değişiklikler rüzgar enerjisinde büyük
değişikliklere neden olurlar. Örneğin, 10 mph bir hız ölçümü yapan
birine karşı başka biri aynı zamanda komşu bir yerde 12.6 mph hız
ölçümü yapsın. Bu 2.6 mph farkına karşılık rüzgar gücünde % 100
oranında bir fark vardır (103 = 1000, 12.63 = 2000). Yer seçimi veya
ölçme hataları ile yapılabilecek küçük rüzgar hızı hataları bir rüzgar
türbini yatırımında büyük hatalara neden olabilmektedir. Bu nedenle,
rüzgar türbini satınalmadan önce, doğru ve sürekli bir rüzgar çalışması
yapılmalıdır. Ekonomik olarak uygulanabilir olması için, bir rüzgar
türbini kurulacak yerde yıllık ortalama en az 12 mph (5.4 m/s) rüzgar
hızı olmalıdır. Bir rüzgar sistemi alınmadan önce çok iyi bir rüzgar
incelemesi yapılmalıdır, kişisel gözlemlere göre bir rüzgar sistemi
kurulamaz. İyi bir rüzgar incelemesi yapmadan rüzgar türbini satın
alanlar genellikle sistemlerinin performansı ile hayal kırıklığına
uğramışlardır. Hakim rüzgar yönünün bilinmesi rüzgar türbinin en az
engel bulunan yöne kurmak açısından çok önemlidir.

Rüzgardaki mümkün güç miktarı

w = 1/2rAv³ eşitliği ile verilir.
w = güç/enerji
r= hava yoğunluğu
A= kanat alanı
v= rüzgar hızı

Hava
yoğunluğu yükseklikle, sıcaklıkla ve hava cepheleri ile değişir. Rüzgar
gücü hesaplamalarında, hava cephelerinin etkisi önemsenmeyecek kadar
küçüktür, böylece hava yoğunluğu formülü şöyledir:

P=(1.325xP)/T
T= Fahrenheit + 459.69 olarak sıcaklık
P= Yüksekliğe göre düzeltilmiş Mercury basıncı (inch)

Tipik
ortalama hava sıcaklığı (59°F) deniz seviyesine indirgenerek hava
yoğunluğu için bir standart değer kullanılabilir. Bu durumda güç
eşitliği basit olarak aşağıdaki hale gelir:

Basitleştirilmiş Güç Eşitliği

Metrik birimler


w = 0.625Av³
w= güç (watt)
A= rüzgar türbini kanatları tarafından süpürülen alan (m2)
V= rüzgar hızı (m/s)

Bu
güç eşitliği rüzgar hızındaki artış ile rüzgar gücünde bir küplü artış
gösterse de bile, uygulamada bir rüzgar türbininde gerçek güç artışı
eşitlikte öngörülenden daha doğrusaldır. Bunun nedeni rüzgar türbininin
mükemmel bir oranda verimli olmamasıdır. Bir rüzgar türbininin güç
eğrisi gerçekte çok daha önemlidir. Sonuç olarak denilebilir ki,
ortalama rüzgar hızındaki 2 mph artış bir türbin tarafından üretilen
elektrik miktarında % 50 bir artış anlamına gelir.