Географическая вариация в ветровом ресурсе (фото Chris Jones @ Flickr)
ветер
В конечном итоге ветры почти полностью движутся за счет солнечной энергии, что приводит к дифференциальному нагреву поверхности.
Нагнетание наиболее интенсивно на массы суши ближе к экватору, и, очевидно, наибольший нагрев происходит в дневное время, что означает, что область наибольшего нагрева движется вокруг земной поверхности, когда она вращается по ее оси.
Теплый воздух поднимается и циркулирует в атмосфере, чтобы опуститься на поверхность в более прохладных областях. В результате крупномасштабное движение воздуха сильно зависит от сил кориолиса из-за вращения Земли. Результатом является крупномасштабная глобальная схема обращения.
Определенные идентифицируемые признаки этого, такие как пассаты и «ревущие сороковые годы», хорошо известны.
Неравномерность земной поверхности, с ее характером наземных масс и океанов, гарантирует, что этот глобальный характер циркуляции нарушен меньшими масштабами вариаций на континентальных масштабах. Эти вариации взаимодействуют очень сложным и нелинейным образом, чтобы создать несколько хаотичный результат, который лежит в основе повседневной непредсказуемости погоды в определенных местах.
Ясно, однако, сохраняются основные тенденции, которые приводят к явным климатическим различиям между регионами. Эти различия смягчаются более локальными топографическими и термическими эффектами.
Холмы и горы приводят к местным регионам с повышенной скоростью ветра. Это частично связано с высотой - пограничный слой Земли означает, что скорость ветра обычно увеличивается с высотой над землей, а вершины гор и горные вершины могут «проецироваться» в более высокие слои скорости ветра.
Это также частично связано с ускорением ветрового потока над холмами и горами и вокруг него, а также переброски через проходы или вдоль долин, выровненных с потоком.
Точно так же топография может создавать районы с пониженной скоростью ветра, такие как закрытые долины, районы на склонах горного хребта или там, где картины течения приводят к точкам застоя.
Морская карта ресурсов ветра в мире (в январе и июле)
Тепловые эффекты
Термические эффекты также могут приводить к значительным локальным колебаниям. Прибрежные районы часто ветреные из-за разного разогрева между сушей и морем.
В то время как море более теплое, чем земля, развивается местная циркуляция, в которой поверхностный воздух течет с суши до моря, а теплый воздух поднимается над морем и холодный воздух опускается над землей. Когда земля более тепла, картина меняет направление. Земля будет нагреваться и остывать быстрее, чем морская поверхность, и поэтому эта картина сухого и морского бризов имеет тенденцию к обратному повороту в течение 24-часового цикла.
Эти эффекты были важны в раннем развитии ветроэнергетики в Калифорнии, где океанский поток приносит холодную воду к побережью, недалеко от пустынных районов, которые сильно нагреваются днем. Промежуточный горный хребет вливает полученный воздушный поток через его проходы, создавая локально очень сильные и надежные ветры (которые хорошо коррелируют с пиками местного спроса на электроэнергию, вызванные нагрузками на кондиционирование воздуха).
Термические эффекты также могут быть вызваны различиями в высоте. Таким образом, холодный воздух из высоких гор может опуститься на равнины ниже, вызывая довольно сильные и сильно стратифицированные ветры «вниз».
Долгосрочные вариации скорости ветра
Имеются данные о том, что скорость ветра в любом конкретном месте может быть подвержена очень медленным долгосрочным изменениям. Хотя наличие точных исторических данных является ограничением, тщательный анализ, например, Палутикова, Го и Холлидея (1991), продемонстрировал четкие тенденции.
Очевидно, что они могут быть связаны с долгосрочными изменениями температуры, для которых имеются примеры исторических данных.
В настоящее время также много дискуссий о вероятных последствиях глобального потепления, вызванных деятельностью человека, климате, и это, несомненно, повлияет на климат ветра в ближайшие десятилетия.
Помимо этих долгосрочных тенденций могут произойти значительные изменения в ветренности в определенном месте от года к году. Эти изменения имеют много причин. Они могут быть связаны с глобальной феноменмой климата, такой как el nin~o, изменениями атмосферных частиц в результате вулканических извержений и активности солнечных пятен, чтобы назвать несколько.
Эти изменения существенно влияют на неопределенность в прогнозировании выработки энергии ветровой фермы в определенном месте в течение ее прогнозируемого срока службы.
Ресурс: Справочник по энергии ветра - Тони Бертон (консультант по энергии ветра, Карно, Великобритания)
(Получите эту книгу от Amazon)