Vindmøller afbøjer vinden
Vindm¿lle i str¿mr¿r Billedet på den foregående side om vindens energi er noget forenklet. I virkeligheden vil en vindmølle afbøje vinden, selv før vinden når rotorplanet. Det betyder, at vi aldrig vil være i stand til at høste al energien i vinden ved hjælp af en vindmølle. Det kommer vi tilbage til i gennemgangen af Betz' lov.
På billedet ovenfor kommer vinden fra højre, og vi bruger en eller anden anordning til at opsamle en del af energien i vinden. (I dette tilfælde bruger vi en trebladet rotor, men det kunne være en anden form for mekanisk enhed).
Strømrøret
Vindmøllen må nødvendigvis bremse vinden, når den opsamler bevægelsesenergien og omdanner den til rotationsenergi. Det betyder, at vinden vil bevæge sig langsommere på venstre side end på højre side af rotoren.
Eftersom den mængde luft, der løber gennem det bestrøgne rotorareal fra højre (pr. sekund) nødvendigvis må være den samme som den mængde luft, der forlader rotorarealet til venstre, må luften udfylde et større areal (diameter) i røret bagved rotorplanet.
På billedet ovenfor har vi illustreret dette ved at vise et tænkt rør, et såkaldt strømrør omkring vindmøllens rotor. Strømrøret viser, hvordan den langsomme vind til venstre i billedet vil opfylde et større rumfang bagved rotoren.
Vinden bliver ikke bremset ned til sin endelige hastighed lige bagved rotorplanet. Opbremsningen sker gradvis bagved rotoren, indtil hastigheden bliver næsten konstant.
Lufttrykkets fordeling foran og bagved rotoren
Air pressure graph Grafen til venstre viser lufttrykket, som er aftegnet lodret, mens den vandrette akse viser afstanden fra rotorplanet. Vinden kommer fra højre, og rotoren er i midten.
Når luften nærmer sig rotoren fra højre, vil lufttrykket gradvis stige, eftersom rotoren virker som en forhindring for vinden. Bemærk, at lufttrykket falder kraftigt lige bag rotorplanet (til venstre). Derefter stiger det gradvis til det normale lufttryk i området.
Hvad sker der længere bagved rotoren (nedstrøms)?
Hvis vi bevæger længere nedstrøms, vil turbulensen i vinden få den langsomme vind bag rotoren til at blande sig med den hurtigere vind fra det omgivende område. Lævirkningen bag rotoren vil derfor gradvis aftage, når vi bevæger os bort fra vindmøllen. Dette behandles nærmere på siden om parkeffekten.
Hvorfor ikke et cylindrisk strømrør?
Nu kan man selvfølgelig protestere og sige, at vindmøllen ville rotere, selv om man placerede den i et normalt cylindrisk rør, som det er gjort i billedet nedenfor. Hvorfor påstår vi så, at strømrøret er flaskeformet? Vindm¿lle i cylindrisk r¿r Selvfølgelig er det rigtigt, at vindmøllen ville kunne dreje rundt, hvis den var placeret i et stort glasrør som det, der er vist ovenfor, men lad os undersøge, hvad der i så fald sker:
Vinden til venstre for rotoren bevæger sig med en lavere hastighed end vinden til højre for rotoren. Men samtidig ved vi, at den mængde luft, der kommer ind i røret fra højre hvert sekund, må være den samme som den mængde, der forlader røret i den venstre ende. Vi kan derfor slutte, at hvis vi har en forhindring for vinden (i dette tilfælde vores rotor) i røret, så må noget af den luft, der kommer fra højre blive presset uden om røret (på grund af overtrykket i rørets højre ende).
Så det cylindriske rør er ikke et retvisende billede af, hvad der sker med vinden, når den møder en vindmølle. Billedet øverst på siden er det korrekte billede.
© Copyright 1997-2003 Vindmølleindustrien
Opdateret 1. juni 2003
http://www.windpower.org/da/tour/wres/tube.htm
Vent venligst...