Fysikk: energi og effekt i vinden

16. august, 2016
(Dette er fysikk 1-stoff)

Vi vet at energien i vinden er bevegelsesenergi, også kalt kinetisk energi. Den kinetiske energien i hvilken som helst masse av luft i bevegelse er halve luftens masse, m, multiplisert med kvadratet av farten, v2. Kinetisk energi = halve massen Ÿ· fart Ÿ· fart

Kinetisk energi = 1/2mv2

 

[Kinetisk energi] = Joule
[m] = kilogram
[v] = meter per sekund


Vi må altså vite farten vinden har. I regneeksempelet under har vinden en fart på 10 m/s. Men hvordan regner man ut massen av luft i bevegelse?

 

Nå skal vi regne ut den kinetiske energien i vinden, og da må vi finne ut massen. Først ser vi for oss en sirkulær ring i luften, A. La oss si at den har et areal på 100 m2. Luften beveger seg gjennom denne ringen med en fart på v, la oss si 10 m/s. Da kan vi se for oss at en sylinder av luft har passert ringen – volumet av luften er sylinderformet. Sylinderen vil ha en lengde på 10 m, siden farten er 10 m/s (hadde farten vært 7 m/s ville sylinderen bare vært 7 m).

Illustrasjon: UngEnergi

Gjør vi regnestykket 100 Ÿm2 · 10 m/s = 1000 m3/s, finner vi ut at 1000 m3 luft passerer ringen hvert sekund. Volumet av sylinderen av luft er 1000 m3.

 

For å finne ut massen av luften som passerer gjennom ringen hvert sekund må vi multiplisere volumet (altså 1000 m3) med luftens tetthet ρ, som er 1,2256 kg/m ved havnivå.

 

Massen (m) av luft per sekund = lufttetthet (ρ) Ÿ· volum av luft i bevegelse per sekund
Massen (m) av luft per sekund = lufttetthet (ρ) Ÿ· areal (A) Ÿ· lengde av sylinder med luft i bevegelse per sekund
Massen (m) av luft per sekund = lufttetthet (ρ) Ÿ· areal Ÿ(A) · fart (v)
altså, m = ρAv 

 

Nå vet vi hva massen er, så nå kan setter vi inn ρAv for m i formelen helt øverst på siden.

 

Kinetisk energi = 1/2 Ÿ· ρAv · v2 = 1/2ρAv3

 

Ting du bør merke deg

  • Lufttettheten varierer. Den er lavere høyere opp, f. eks. på fjellet, mens i kalde klima er den opp til 10 % høyere enn i tropiske klima.
  • Dessuten er størrelsen på ringen her bare et eksempel. Du kan bytte den ut med diameteren til bladene på vindturbinen.
  • Vindens hastighet varierer.
  • Til slutt, husk at energien i vinden ikke er den samme mengden som man får utnyttet. Noe av energien taper man i omdannelsesprosessen, og noe av luften blir «skyvd unna» av rotorbladene uten å generere energi. I følge Betz’s lov blir max 59 % av vindens energi utnyttet i vindturbiner.

 

Kilder Nyttige lenker
Bruk som kilde
Denne artikkelen skrevet av UngEnergi er lisensiert under en Creative Commons Navngivelse-Ikkekommersiell-DelPåSammeVilkår 3.0 Norge Lisens.
UngEnergi.no benytter informasjonskapsler for å gjøre brukeropplevelsen bedre Lukk Les mer
Ethvert legeme i bevegelse har bevegelsesenergi. Energimengden er bestemt av massen og farten til legemet etter formelen Ek = ½mv². Kalles også kinetisk energi.  
Bevegelsesenergi: Ethvert legeme i bevegelse har kinetisk energi. Energimengden er bestemt av massen og farten til legeme etter formelen Ek = ½mv²
Bevegelsesenergi: Ethvert legeme i bevegelse har bevegelsesenergi. Energimengden er bestemt av massen og farten til legemet etter formelen Ek = ½mv². Kalles også kinetisk energi.