Zależność, na której opiera się to pytanie, wynika z fizyki strugi powietrza. Energia kinetyczna poruszającego się powietrza zależy od kwadratu prędkości, a dodatkowo ilość powietrza przepływającego przez powierzchnię wirnika w jednostce czasu jest proporcjonalna do prędkości. W efekcie moc dostępna w wietrze (a więc tempo pozyskiwania energii) skaluje się jak P ∝ v3.
Jeśli prędkość wiatru wzrośnie dwukrotnie, to stosunek mocy (a przy stałym czasie także energii) wynosi: 23 = 8. Dlatego odpowiedź "osiem razy więcej energii" jest zgodna z typowym przybliżeniem używanym w energetyce wiatrowej.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?
- "Dwa razy więcej energii" odpowiada myśleniu liniowemu (∝ v), które nie opisuje mocy strugi wiatru.
- "Cztery razy więcej energii" odpowiada zależności kwadratowej (∝ v2), typowej np. dla samej energii kinetycznej jednostkowej masy, ale pomija fakt, że przy większej prędkości przez wirnik przepływa też więcej masy w czasie.
- "Szesnaście razy więcej energii" oznaczałoby zależność ∝ v4, która nie jest właściwym modelem dla mocy wiatru.
W praktyce rzeczywista produkcja turbiny może odbiegać od idealnego 8×, bo wpływają na nią m.in. ograniczenia mocy znamionowej, regulacja łopat (pitch), prędkość znamionowa, turbulencje i gęstość powietrza. Jednak jako zasada egzaminacyjna zależność sześcienna jest kluczowa.
