Met zoveel gepraat over milieuschade, afnemende fossiele brandstoffen en torenhoge olie- en energieprijzen is het nu duidelijk: we moeten zoeken naar alternatieve energiebronnen. Die in onze eindeloze behoeften kunnen voorzien zonder dat deze uitgeput raken.
Een korte les in de geschiedenis van windenergie
De kracht van de wind is al sinds de oudheid een duurzame energiebron, die door zeelieden, boeren en architecten wordt gebruikt. In lang vervlogen tijden, van 5000 jaar geleden en nu weer herontdekt, gebruikten de Egyptenaren windenergie om hun zeilschepen voort te stuwen, en Babylonische architecten gebruiken architectonische ontwerpen om de wind te gebruiken om hun paleis en tempelcomplexen te ventileren.
Al in 300 v.C. gebruikten de Singalezen moessonwinden om hun ovens aan te drijven. De ovens werden tot 1100 tot 1200 graden Celsius van energie voorzien.
In de 1ste eeuw na Christus werd de allereerste, primitief gebouwde windmolen gebruikt om een orgel aan te drijven. Later in de 7e eeuw werd de eerste en meest primaire windmolen gebouwd in Afghanistan in een kleine stad genaamd Sistan.
De molen heeft een verticale as met wieken in de vorm van een rechthoek en met een lange aandrijfas. In de jaren 1100 werden windmolens gebouwd voor het malen van meel, voor de suikerindustrie en de graanmolenindustrie. De Nederlanders bouwden windmolens die tot op de dag van vandaag staan.
Onder de kracht is de wind
De Zon verwarmt de Aarde ongelijkmatig dat de verschillen in warmteverdeling; de polen ontvangen minder dan de evenaars. In tegenstelling tot het land hebben de oceanen, de zeeën en de rivieren geen bedekking, zodat het meer warmte vasthoudt dan de bodem. Dit contrast resulteert in een globale atmosferische convectie die vanuit de stratosfeer naar het aardoppervlak reikt.
De energie in deze windbewegingen wordt opgeslagen op grote hoogtes waar in de wind snelheden tot 160 km/u kunnen worden bereikt. Hier wordt met de effecten van de wrijving de energie van de wind verspreid in warmte over de hele planeet en zijn atmosfeer. Deze enorme hoeveelheid duurzame energie kan ons onvoorstelbare hoeveelheden energie opleveren, veel meer dan we nu verbruiken.
Windsnelheidsverdeling
De wind varieert in sterkte. De gemiddelde waarde van een bepaalde locatie geeft niet de energie van een enkele windturbine aan. De frequentie van de windsnelheden kan worden beoordeeld op een bepaalde locatie, ze zijn voorzien van een waarschijnlijke distributiefunctie naar de specifieke waargenomen gegevens.
Verschillende windverdelingen variëren van verschillende locaties, de windsnelheden per uur op verschillende locaties worden bewaakt door het Rayleigh-model, wat in principe een continue waarschijnlijkheidsverdeling betekent die is vernoemd naar Lord Rayleigh.
Elektrische opwekking van wind energie
Het gebruik van de stroom van een windmolenpark wordt meestal gevoed via een netwerk van elektrische stroomtransmissies. Dit gebeurt door de afzonderlijke turbines te verbinden met een middenspanningsnet en een reeks communicatienetwerken.
De elektrische stroom wordt dan verhoogd met een transformator om verbinding te kunnen maken met het hoogspanningstransmissiesysteem.
De netbeheerders leveren de eigenaar van het windpark een code die de vereisten aangeeft om zich aan te kunnen sluiten op het transmissienet, met inbegrip van de vermogensfactor, de constantheid van de frequentie en het gedrag van de windturbines in geval van systeemfouten.
Nu we weten dat de snelheid van de wind niet constant is, is de energieproductie van een park niet zo groot als de som van de nominale waarde van het typeplaatje, vermenigvuldigd met het aantal gebruikte uren per jaar. De verhouding van deze productiviteit in een heel jaar wordt de capaciteitsfactor genoemd. Dit is de verhouding tussen de productiviteit in een jaar en dit theoretische maximum.