Från solen strålar ständigt mängder med energi. 1-3 % av den energi som solen avger omvandlas till vindenergi.
Vinden uppstår genom tryckskillnader i luften. Dessa tryckskillnader skapas genom luftens temperaturskillnader. Att vi får temperaturskillnader i luften beror på att vår jord är klotformad och därför får solinstrålningen olika infallsvinklar mot jordytan. Eftersom jorden roterar kring sin egen axel kommer solinstrålningen variera under dygnet. Det är solens påverkan på jordens temperaturförändringar som formar luftens rörelse. Jorden delas upp i längdgrader (longituder) som sträcker sig mellan polerna och breddgrader (latituder) som sträcker sig parallellt med ekvatorn. Vid norra halvklotet minskar vinkeln mellan solen och jordens yta desto längre norrut man färdas. På det här viset kommer samma mängd solljus spridas över en allt större yta. Strålningen kommer då att gå en längre väg genom atmosfären. Det här är förklaringen till varför marken vid ekvatorn värms upp mer än vid polcirklarna.
I atmosfären förekommer högtryck och lågtryck som uppstår genom lyftmassors temperaturskillnader i olika områden. När luftmassor rör sig från områden med högt tryck till områden med lågt tryck uppstår vindar. Ju större tryckskillnad det är desto hårdare blåser det.
Sjöbris är en typ av lokal vind som uppstår vid kuster. Sjöbris ger en ganska bra förklaring till varför vindar uppstår. När marken vid kusten värms upp mer än vattnet kommer den luft som värmts upp på land att stiga eftersom den ökar i volym, lufttrycket vid marken sjunker. För att utjämna tryckskillnaden vid land börjar vinden röra sig mot land och det börjar blåsa. På högre höjd kommer vinden att gå åt motsatt riktning eftersom där är lufttrycket högre över land än över vattnet. På det här viset kommer luften att börja cirkulera.
Genom luftens cirkulation mellan hög och lågtryck uppstår vindar både globalt som passadvindar, regionalt genom monsuner och lokalt genom exempelvis land- och sjöbriser.
I Sverige blåser det under vintertid betydligt mer än under sommaren. Man beräknar att det mellan oktober och januari blåser det dubbelt så mycket jämfört med sommarmånaderna. Det här beror på att kall luft ger mer energi eftersom kall luft är tyngre än varm luft.
Ju högre upp i luften man kommer desto mer ökar vindhastigheten. När man kommer närmare marken påverkas vinden av friktion beroende på hur terrängen ser ut. Man brukar dela upp terrängen i olika råhetsklasser. Under projektering av ett vindkraftverk gör man en råhetsklassificering för att bedöma hur den omgivande terrängen påverkar vindarna. När vinden stöter på ett hinder minskar i regel vindhastigheten eftersom den bromsas av turbulensen som uppstår. Backar påverkar också vinden. Uppför en lätt sluttande backe komprimeras luften och vinden accelererar då till en viss höjd över backen. Är backen för brant uppstår turbulens. Vid trånga passager kan vinden precis som i en backe komprimeras så att vindhastigheten ökar, något man kallar tunneleffekt. Eftersom vindhastigheten bakom ett vindkraftverk är lägre än framför så måste vindkraftverken i en vindkraftspark placeras med ett visst avstånd ifrån varandra för att inte vindskuggningen ska få märkbar effekt.
Källor:
Wizelius, Tore, 2002, Vindkraft i teori och praktik. Studentlitteratur, Lund