Wat is wind

Windenergie

Als de wind waait

Wind is een natuurlijke luchtbeweging van de atmosfeer. Wind ontstaat door horizontale luchtdrukverschillen, waarna de kracht en richting van de wind worden beïnvloed door de draaiing van de aarde en eventueel de wrijving met het aardoppervlak.

De dominante windrichting over het aardoppervlak en de straalstromen hoger in de atmosfeer worden beschreven door drie zogenaamde circulatiecellen:

Hadleycellen, tussen de evenaar en de 30e breedtegraad
Ferrelcellen, tussen 30e breedtegraad en 60e breedtegraad
Polaire cellen, tussen de 60e breedtegraad en de pool

De circulatiecellen geven aan wat de dominante windrichting is op een bepaalde breedtegraaden en bepalen ook in welke zones meestal hoge- of lagedrukgebieden liggen. Hoewel dit een eenvoudig patroon lijkt, is de werkelijkheid ingewikkelder.

Wind wordt veroorzaakt door de ongelijke opwarming van het aardoppervlakte door de zon. Wind-energie wordt daarom ook wel indirecte zonne-energie genoemd.

Van hoog naar laag

Wind verplaatst zich van hoge- naar lagedrukgebieden. Daarnaast is er wereldwijd sprake van heersende winden. Zo komt de wind in Nederland hoofdzakelijk uit het west-zuidwesten. Waarbij de wind in de lente- en zomermaanden meer uit het westen komt (268 graden). In de herfst- en wintermaanden komt de wind meer uit het zuidwesten (217 graden) en is dan krachtiger dan in de zomermaanden.

Windenergie combineert massa en snelheid en wordt daarom ook kinetische energie genoemd. Deze kinetische energie kan worden gebruikt voor het aandrijven van windmolens.

Windmolens

Al sinds het jaar 0, maar waarschijnlijk al daarvoor maakt de mens gebruik van windmolens. Windmolens zijn molens die de bewegingsenergie van de lucht omzetten in rotatie-energie van de wieken. De energie die hierdoor vrijkomt wordt vervolgens gebruikt voor het malen van graan, het oppompen of verplaatsen van water of het opwekken van elektriciteit. Deze laatste optie is de defacto toepassing van de huidige windmolens.

Een wind generator zet een deel van de in wind aanwezige kinetische energie om in stroom. Lucht boven zee weegt ongeveer 1,2 kg per m³. Kinetische energie wordt uitgedrukt door de massa van de wind x de snelheid van de wind³ (= tot de 3e macht).

Alle grote windmolens hebben wieken die naar de wind gekeerd zijn. Dit heeft als voordeel dat de wieken zich niet in het zog van de mast bewegen waardoor het rendement zou verminderen en het geluid zou toenemen. Ook treed er minder slijtage op.

Windmolens draaien tegenwoordig met de klok mee. Volgens de wet van Buys Ballot waait de wind van een hogedrukgebied naar een lagedrukgebied, met een afwijking naar rechts als je op het noordelijk halfrond bent, door de draaiing van de aarde. Het gevolg hiervan voor een windmolen is dat de wind niet alleen loodrecht op het wiekenkruis invalt, maar iets van opzij, en wel zodanig dat de wieken worden voortgeduwd als ze rechtsom draaien.