什麼是風功率密度?
風功率密度(Wind Power Density,簡稱 WPD)是指垂直於風向、每一平方公尺面積所通過的動能大小,單位為瓦特每平方公尺(W/m²)。它是評估一個場址風能資源最實用的單一指標,因為它充分反映出可用功率對風速的高度敏感性。由於功率與風速的三次方成正比,風速增加一倍,可用功率就會放大約八倍。
如何使用本計算器
請輸入以公尺每秒(m/s)為單位的風速,以及以公斤每立方公尺(kg/m³)為單位的空氣密度。在海平面、氣溫 15 °C 的條件下,空氣密度約為 1.225 kg/m³,本計算器也以此為預設值。空氣愈冷、密度愈高,可產生的功率愈大;而海拔愈高、氣溫愈暖,功率則會下降。計算後,本工具會回傳理論上的風功率密度,以 W/m²(及 kW/m²)顯示。
公式解析
計算式為
((P) ÷ (A)) = ((1) ÷ (2)) · \rho · v^{3}
其中 \rho 代表空氣密度,v 代表風速。其中 ((1) ÷ (2)) · \rho · v^{2} 這一項是動壓(單位體積的能量),再乘上 v 便得到每單位面積的體積流量,因此最終結果即為單位面積的功率。要特別注意的是,這是「風中所蘊含的功率」,並非風機實際能擷取的功率——根據貝茲極限(Betz limit),可利用功率最高僅約為 59.3%。
實例計算
以風速 10 m/s、標準空氣密度 1.225 kg/m³ 為例:
((P) ÷ (A)) = 0.5 × 1.225 × 10^{3} = 0.5 × 1.225 × 1000 = 612.5 \ W/m^2
這個數值屬於「良好」等級的風能資源。
使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)
📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位
輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。
🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障
所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。
📊 3. 符合公認學術與產業計算模型
演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。
📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出
支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。
🔄 5. 多情景敏感度動態對比
建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。
🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明
本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。
常見問題 (FAQ)
空氣密度為什麼重要?
密度愈高的空氣含有愈多質量,在相同風速下也就帶有更多動能,可用功率會隨之等比例提升。
這就是風機實際產生的功率嗎?
不是。這是風中原始的功率。實際風機只能擷取其中一部分,受貝茲極限(約 59.3%)以及機械、電氣效率的限制。
多少風功率密度算是好的?
在輪轂高度量測下,數值大致高於 400 W/m² 的場址,一般就被視為適合開發風能。