II. Năng lượng tái tạo:
2. Năng lượng gió:
2.2. Vật lý học về năng lượng gió
Năng lượng gió là động năng của khơng khí chuyển động với vận tốc . Khối lượng đi qua một mặt phẳng hình trịn vng góc với chiều gió trong thời gian là:
với ρ là tỷ trọng của khơng khí, V là thể tích khối lương khơng khí đi qua mặt cắt ngang hình trịn diện tích A, bán kinh r trong thời gian t.
Vì thế động năng E (kin) và cơng suất P của gió là:
Ekin =
Điều đáng chú { là cơng suất gió tăng theo lũy thừa 3 của vận tốc gió và vì thế vận tốc gió là một trong những yếu tố quyết định khi muốn sử dụng năng lượng gió.
Cơng suất gió có thể được sử dụng, thí dụ như thơng qua một tuốc bin gió để phát điện, nhỏ hơn rất nhiều so với năng lượng của luồng gió vì vận tốc của gió ở phía sau một tuốc bin khơng thể giảm xuống bằng khơng. Trên lý thuyết chỉ có thể lấy tối đa là 59,3% năng lượng tồn tại trong luồng gió. Trị giá của tỷ lệ giữa công suất lấy ra được từ gió và cơng suất tồn tại trong gió được gọi là hệ số Betz, do Albert
Betz tìm ra vào năm 1926.
Có thể giải thích một cách dễ hiểu như sau: Khi năng lượng được lấy ra khỏi luồng gió, gió sẽ chậm lại. Nhưng vì khối lượng dịng chảy khơng khí đi vào và ra một tuốc bin gió phải khơng đổi nên luồng gió đi ra với vận tốc chậm hơn phải mở rộng tiết diện mặt cắt ngang. Chính vì lý do này mà biến đổi hồn
57 tồn năng lượng gió thành năng lượng quay thơng qua một tuốc bin gió là điều khơng thể được. Trường hợp này đồng nghĩa với việc là lượng khơng khí phía sau một tuốc bin gió phải đứng yên.