풍력발전에서 풍속이 발전량에 미치는 영향은 왜 3제곱에 비례하는 이유가 무엇인가요?

Question

풍력발전에서 풍속이 발전량에 미치는 영향이 3제곱에 비례한다고 하던데요 그렇다면 이런 특성을 보이는 이유가 무엇인지 알고 싶습니다

Answer 1

풍력발전에서 발전량이 풍속의 3제곱에 비례하는 이유는 바람이 가진 운동에너지의 양이 풍속에 따라 세 배수로 증가하기 때문입니다. 바람의 운동에너지는 단위 시간당 공기의 질량과 속도의 제곱에 비례하며, 이때 공기의 질량 자체도 풍속에 비례하므로 결과적으로 전체 에너지는 풍속의 세 제곱에 비례하게 된다고 합니다.

Answer 2

풍력발전에서 발전량이 풍송의 3제곱에 비례하는 이유는 바람이 가진 운동에너지의 양과 관련이 있습니다.

공기의 운동에너지는 ½mv² 입니다.

여기서 질량(m)은 단위시간당 터빈을 지나가는 공기량이 라 퐁속(v)에 비례합니다.

따라서 에너지는 v X v² = v³ 에 비례하게 됩니다.

이 때문에 풍속이 조금만 증가해도 발전 효율이 급격히 높아집니다.