Det som bestemmer og begrenser hvor mye energi du får fra en vindmølle er:
Energipotensialet for vindkraft er samme beregning som for vannkraft, vi har en masse i bevegelse med en viss hastighet, og bruker bare formelen for kinetisk energi som Newton og noen andre fant ut av for en del år siden.
Ekin = Den energien bevegelsen inneholder (kinetisk energi) som angis i Joule/sekund (J/s), men da 1J/s = 1Watt, vil vi se svaret direkte i Watt (W).
m = massen til energien i kilo
v2 = kvadratet av hastigheten til massen (m/sek.)
Når vi regner med vannkraft, bruker vi liter pr. sekund (da massen til 1 liter vann er 1kg), men for vindkraft blir det andre tall her, da en liter luft veier bare ca. 1,225gram. Vi regner derfor med verdien til massen for en kubikkmeter luft (m3), altså 1,225kg.
Da blir det en grei sammenheng for beregning av energien da vi angir massen i m3, vindhastighet i m/sek. , vil vi få svaret Ekin i effekt pr.m2 - altså Watt pr. m2 - og da multipliserer vi bare med arealet for den aktuelle vindmøllen og får svar på hvor stor effekt vindmøllen teoretisk kan produsere.
Følgende eksempel er for en vindmølle med 1m2 rotorareal, og en vindhastighet på 13m/s.
Edensity = \(\frac{1}{2} \times \rho \times v^3\)
Hvor:
\(\displaystyle E_{density} = \frac{1}{2} \times 1.225 \times 13^3 \approx 1346\, \text{W/m}^2\)
Dette er den teoretiske maksimale energien per sekund per m2.
Hvis vi antar en virkningsgrad på ca. 40 %:
\(\displaystyle E_{utbytte} \approx 0.4 \times 1346 \approx 538\, \text{W/m}^2\)
Dette betyr at en vindmølle med et rotorareal på 1 m2 og en vindhastighet på 13 m/sek kan produsere omtrent 538 Watt elektrisk effekt under disse forholdene.
.Nedenfor er en tabell som viser den teoretiske kinetiske energien i vinden for forskjellige rotorarealer og
effektivitetsnivåer ved en vindhastighet på 13 m/sek.
Vi velger og sette opp tabellen for verdien 13 m/sek. da mange produsenter av små vindmøller oppgir sin
nominelle effekt ved denne vindhastigheten.
Den mest reelle effekten hvis spesifikk virkningsgrad ikke er oppgitt, er ca. 30 % for små vindmøller.
| Areal | Lengde rotorblad | Diameter | Kinetisk energi | Eff.20% | Eff.30% | Eff.40% | Eff.50% |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0,5 m2 | 0,40 m | 0,80 m | 673 W | 135 W | 202 W | 269 W | 336 W |
| 1 m2 | 0,56 m | 1,13 m | 1.346 W | 269 W | 404 W | 538 W | 673 W |
| 2 m2 | 0,80 m | 1,60 m | 2.691 W | 538 W | 807 W | 1.077 W | 1.346 W |
| 3 m2 | 0,98 m | 1,95 m | 4.037 W | 807 W | 1.211 W | 1.615 W | 2.018 W |
| 4 m2 | 1,13 m | 2,26 m | 5.383 W | 1.077 W | 1.615 W | 2.153 W | 2.691 W |
| 5 m2 | 1,26 m | 2,52 m | 6.728 W | 1.346 W | 2.018 W | 2.691 W | 3.364 W |
| 6 m2 | 1,38 m | 2,76 m | 8.074 W | 1.615 W | 2.422 W | 3.230 W | 4.037 W |
| 7 m2 | 1,49 m | 2,99 m | 9.420 W | 1.884 W | 2.826 W | 3.768 W | 4.710 W |
| 8 m2 | 1,60 m | 3,19 m | 10.765 W | 2.153 W | 3.230 W | 4.306 W | 5.383 W |
| 9 m2 | 1,69 m | 3,39 m | 12.111 W | 2.422 W | 3.633 W | 4.844 W | 6.055 W |
| 10 m2 | 1,78 m | 3,57 m | 13.457 W | 2.691 W | 4.037 W | 5.383 W | 6.728 W |
| 12 m2 | 1,95 m | 3,91 m | 16.148 W | 3.230 W | 4.844 W | 6.459 W | 8.074 W |
| 15 m2 | 2,19 m | 4,37 m | 20.185 W | 4.037 W | 6.055 W | 8.074 W | 10.092 W |
| 20 m2 | 2,52 m | 5,05 m | 26.913 W | 5.383 W | 8.074 W | 10.765 W | 13.457 W |
| 30 m2 | 3,09 m | 6,18 m | 40.370 W | 8.074 W | 12.111 W | 16.148 W | 20.185 W |
| 40 m2 | 3,57 m | 7,14 m | 53.827 W | 10.765 W | 16.148 W | 21.531 W | 26.913 W |
| 50 m2 | 3,99 m | 7,98 m | 67.283 W | 13.457 W | 20.185 W | 26.913 W | 33.642 W |
| 75 m2 | 4,89 m | 9,77 m | 100.925 W | 20.185 W | 30.277 W | 40.370 W | 50.462 W |
| 100 m2 | 5,64 m | 11,28 m | 134.566 W | 26.913 W | 40.370 W | 53.827 W | 67.283 W |
| 200 m2 | 7,98 m | 15,96 m | 269.133 W | 53.827 W | 80.740 W | 107.653 W | 134.566 W |
Tabellen viser den teoretiske kinetiske energien i vinden for forskjellige rotorarealer og effektivitetsnivåer ved en vindhastighet på 13 m/sek. For eksempel, en vindmølle med et rotorareal på 10 m2 og en virkningsgrad på 30 % kan produsere omtrent 4.037 Watt under disse forholdene.
Bruk kalkulatoren under for å finne nødvendig vindhastighet for å oppnå en ønsket effekt med en gitt rotorareal og virkningsgrad.
WattFor å få Watt Da må vindhastigheten være: m/sek.
Oppgi lengden på rotorbladet (radius):