Forfecarea vântului (wind shear)
Variația vitezei (și uneori a direcției) vântului cu înălțimea deasupra solului, determinată de rugozitatea suprafeței și de stabilitatea atmosferică.
Frecarea cu relieful, culturile, pădurile și clădirile încetinește straturile cele mai joase ale atmosferei și produce un gradient vertical al vitezei vântului. Evaluările resursei eoliene extrapolează măsurătorile de pe un pilon meteo sau dintr-un lidar la înălțimea butucului, cu unul dintre cele două profiluri:
Legea logaritmică: v(h) = vref ln(h / z0) / ln(href / z0)
Valori tipice ale exponentului de forfecare α și ale lungimii de rugozitate z0:
- Mare deschisă: α ≈ 0,08–0,12, z0 ≈ 0,0002 m
- Pajiște deschisă: α ≈ 0,14–0,16 (clasica „lege 1/7”), z0 ≈ 0,03 m
- Teren agricol cu garduri vii: α ≈ 0,2, z0 ≈ 0,1 m
- Pădure și zone suburbane: α ≈ 0,25–0,4, z0 ≈ 0,5–1 m
Forfecarea variază în funcție de ora din zi. Noaptea, un strat limită stabil poate produce α peste 0,4 și jeturi la joasă altitudine, de aceea multe locuri din interiorul continentului produc mai mult noaptea; în după-amiezile însorite, amestecul convectiv aplatizează profilul.
Pentru o turbină, forfecarea înseamnă că partea de sus a unui rotor de 170 m primește un vânt mult mai puternic decât partea de jos, ceea ce produce solicitări ciclice ale palelor (o cauză de oboseală) și abateri de la curba de putere garantată. De aceea IEC 61400-12-1 recomandă viteza vântului echivalentă pe rotor, măsurată la mai multe înălțimi.
Termeni înrudiți
Toți termenii →- Înălțimea butucului
Înălțimea centrului rotorului unei turbine eoliene deasupra solului sau a nivelului mării; butucii mai înalți ajung la vânturi mai puternice și mai constante și sunt un motor principal al creșterii factorilor de capacitate.
- Distribuția Weibull
Distribuție de probabilitate cu doi parametri, folosită pentru a descrie cât de des apare fiecare viteză a vântului într-un loc, definită de un factor de scară c și un factor de formă k.
- Densitatea de putere a vântului
Puterea medie disponibilă în vânt pe metru pătrat de suprafață perpendiculară pe curgere, în W/m², măsura standard a calității resursei eoliene.
- Curba de putere
Relația dintre viteza vântului la înălțimea butucului și puterea electrică a unei turbine, folosită împreună cu distribuția vitezelor vântului pentru a estima producția anuală de energie.
- Eolian offshore
Turbine eoliene instalate în mare sau în lacuri mari, de obicei pe fundații fixe în ape de până la circa 60 m adâncime, unde vântul este mai puternic și mai constant decât pe uscat.