Tilfældig rotorstilling (vilkårlig azimut)
Det er meget usandsynligt, at vinden og dermed rotoren vil følge solens bane. Vi vil derfor få et mere realistisk resultat, hvis vi modificerer vores model ved at antage, at rotoren kan indtage en hvilken som helst stilling på et hvilket som helst tidspunkt.
På det lille billede yderst til højre kan vi se situationen, hvor rotoren vender direkte mod solen. Den lille hvide prik tæt på nederste højre hjørne er vindmøllens centrum.
Lad os nu antage, at vi krøjer rotoren en grad ud af positionen og tager et billede. Derefter drejer vi rotoren endnu en grad og tager et nyt billede osv. indtil vi har foretaget en fuld 360 grader drejning. Hvis vi lægger alle 360 billeder oven på hinanden, får vi et billede svarende til det lille billede til venstre. Der vil være mest skygge i centrum, men når vi bevæger os ud til yderkanterne (hvor de lodrette kanter af rotorplanet kaster deres skygge), så falder skyggeintensiteten.
Skyggekastningen reduceres i gennemsnit med 63 pct. i “worst case”-situationen, hvis vi antager, at rotorstillingen er tilfældig. Det ville være ideelt at tage udgangspunkt i vindrosen, (helst med timeangivelser for hver enkelt dag) for at få en præcis beregning.
Konstant rotorstilling (konstant azimut)
I praksis vil vindmøllerotoren følge vindretningen (hvis vindhastigheden er over starthastigheden ). Dette billede viser formen af det område (med rødt), som giver 10 timer eller mere skygge pr. år på 55° nordlig bredde med rotoren krøjet ( azimut ) i en konstant vinkel på -45 grader (dvs. med vinden blæsende permanent fra sydvest eller nordøst). Som vi kan se, vil der næsten ingen skygger være i en vinkel på +45 grader, dvs. i retningen parallelt med rotorplanet.
Skyggekastningen er typisk reduceret med omkring 62 pct. af worst case-situationen, hvis vi antager, at rotorstillingen er konstant.
Faktisk rotorstilling (vindrose)
Normalt vil vi allerede have en vindrose med en vindfordeling i de forskellige kompasretninger, når vi planlægger en vindmølleplacering. Ved at bruge informationen, kan vi beregne et mere præcist skyggebillede. I vores testeksempel, København, er skyggerne reduceret med 64 pct. ift. “worst case”-værdien.
Vindmøllens driftstimer
Rotoren vil ikke køre hele tiden, så vi kan gange antallet af minutter med skygger med en faktor på typisk 0,75 afhængig af det lokale vindklima, (ideelt set skal man bruge den præcise faktor for dagtimerne i hver enkelt måned).
Antal solskinstimer
Når man studerer skygger, skal man kun medtage den del af tiden, hvor solen skinner fra en klar himmel, og ideelt set skal man bruge de præcise tal for hver enkelt time om dagen hele året. Det første pålidelige måleudstyr til måling af solskinstimer er fra 1853 (og forbedret i 1879), hvilket betyder, at man på de meteorologiske institutter de fleste steder i verden har ganske pålidelige langtidsstatistikker om antallet af solskinstimer i løbet af året.
Antallet af solskinstimer varierer med det geografiske område og årstiden (sommer eller vinter). Vi har medtaget data fra tre danske placeringer Christiansø, København og Viborg, hvor antallet af solskinstimer varierer fra 44 til 40 og til 36 pct. af dagtimerne.
Kombinering af vindmøllens drifttimer, faktisk rotorstilling og solskinstimer
Hvis vi kombinerer vindmøllens drifttimer, faktisk rotorstilling og antallet af solskinstimer, får vi et resultat (i Danmarks tilfælde), der er ca. 18 pct. af “worst case”-scenariet ved 75 pct. drifttid i begge tilfælde. (Dette resultat er udregnet for et 720 gange 720 meter kvadrat i København med en vindmølle i centrum med en rotordiameter på 43 meter og en tårnhøjde på 50 meter).
De to billeder nedenfor sammenligner worst case-simuleringen (med 75 pct. drifttid) med en faktisk simulering for København (og med 75 pct. drifttid), hvor både solskinstimer og vindfordeling er taget med i betragtning. Det røde område er området med 30 timers skygge eller mere pr. år. Begge kort repræsenterer et område på 720 gange 720 meter.
Konklusionen af simuleringen er, at det faktiske antal solskinstimer begrænser skyggekastningen – især nord for vindmøllen (på den nordlige halvkugle). Grunden er, at der er meget få solskinstimer, hvor solen står lavt på den sydlige himmel om vinteren.
