Ветер – это направленное перемещение воздушных масс. Ветровую энергию можно рассматривать как одну из форм проявления солнечной энергии.

Ветер со временем меняется. В большинстве регионов наблюдаются значительные сезонные изменения ветровых потоков. Причем в зимние месяцы скорость ветра обычно выше, чем летом. Дневные изменения скорости ветра наблюдаются, как правило, вблизи морей и больших озер. Утром солнце нагревает землю быстрее, чем воду, поэтому ветер дует в направлении побережья. Вечером же земля остывает быстрее, чем вода, поэтому ветер дует от побережья.

Скорость ветра зависит от высоты над уровнем земли. Ближе к земле ветер замедляется за счет трения о земную поверхность. Таким образом, ветры бывают сильнее на больших высотах по отношению к земле. Для сельскохозяйственных полей и пустынных территорий при увеличении высоты над поверхностью земли в два раза наблюдается увеличение скорости ветра на, около, 12%.

На скорость ветра значительно влияют географические условия и характер земной поверхности, включая различные естественные и искусственные препятствия, такие, как холмы и др.., А также деревья и здания. По этой причине ВЭУ располагают, по возможности, на возвышенных и удаленных от высоких деревьев, жилых домов и других сооружений местах, поскольку такие препятствия снижают скорость ветра и приводят к завихрений потока, затрудняющие конвертацию энергии ветра.

Среднегодовая скорость ветра (${\mathit{V}}_{\mathit{c}\mathit{.}\mathit{ƨ}\mathit{.}}$) характеризует ветровой потенциал территории. Это скорость ветра, которая определяется как среднее арифметическое значение всех наблюдаемых скоростей ветра в течение года. Средние скорости ветра могут быть вычислены и для других периодов, например: месячные, дневные, почасовые.

Кинетическая энергия $\mathit{A}$, содержащегося в воздушном потоке, зависит от его массы $\mathit{m}$ и скорости $\mathit{V}$, и может быть найдена с помощью формулы:

$\mathit{A}\mathit{=}\frac{\mathit{m}{\mathit{V}}^{\mathit{2}}}{\mathit{2}}\mathit{t}$

Если же в эту формулу подставить значение массы воздуха, протекающего через ветроколесо двигателя за 1 секунду, то получим выражение для секундной энергии потока, или, что то же самое, для его мощности:

$\mathit{P}\mathit{=}\frac{\mathit{\rho }\mathit{F}{\mathit{V}}^{\mathit{3}}}{\mathit{2}}$

где $\mathit{\rho }\mathit{=}\frac{\mathit{\gamma }}{\mathit{g}}$ – массовая плотность воздуха;

$\mathit{\gamma }$ – Удельный вес воздуха;
$\mathit{g}$ – Ускорение силы тяжести;
$\mathit{F}$ – Площадь, по которой протекает воздушный поток;
$\mathit{V}$ – Скорость ветра.

Величина удельного веса воздуха зависит от значения барометрического давления и температуры:

$\mathit{\rho }\mathit{=}{\mathit{\rho }}_{\mathit{0}}\frac{\mathit{B}{\mathit{T}}_{\mathit{0}}}{{\mathit{B}}_{\mathit{0}}\mathit{T}}\mathit{=}\mathit{0}\mathit{.}\mathit{125}\frac{\mathit{B}\left(\mathit{273}\mathit{+}\mathit{15}\right)}{\mathit{760}\left(\mathit{273}\mathit{+}{\mathit{t}}^{\mathit{0}}\right)}$

где ${\mathit{\rho }}_{\mathit{0}}\mathit{=}\mathit{0}\mathit{.}\mathit{125}\frac{\mathit{k}\mathit{g}\mathit{·}{\mathit{s}}^{\mathit{2}}}{{\mathit{m}}^{\mathit{4}}}$ – массовая плотность воздуха при температуре $\mathit{t}\mathit{=}\mathit{15}\mathit{°}\mathit{C}$ и атмосферном давлении ${\mathit{B}}_{\mathit{0}}\mathit{=}\mathit{760}$ мм. рт. ст; 

$\mathit{B}$ и $\mathit{t}\mathbf{°}$ – соответственно атмосферное давление, мм. рт. ст., и температура воздуха в новых условиях,;
${\mathit{T}}_{\mathit{0}}$ и $\mathit{T}$ – абсолютные температуры воздуха при $\mathit{15}\mathit{°}\mathit{C}$ и в новых условиях.

Из второй формулы видно, что секундная энергия, или мощность потока, пропорциональна кубу скорости, то есть, если бы скорость ветра увеличилась, например, в два раза, то энергия воздушного потока возрастает в ${\mathit{2}}^{\mathit{3}}\mathit{=}\mathit{8}$ раз. Таким образом, средняя скорость ветра 5 м/с может дать примерно в 2 раза больше энергии, чем ветер со средней скоростью 4 м/с. Также, мощность, развиваемая ветродвигатель, изменяется пропорционально квадрату диаметра ветроколеса, т.е. при увеличении диаметра в 2 раза, мощность, при той же скорости ветра, возрастает в 4 раза.

Характеристики ветра измеряются на метеостанциях. На поверхности скорость ветра определяется с помощью анемометра (анемиипо-гречески, означает ветер). Официально принята высота измерения скорости ветра – 10 метров от поверхности земли. Целью этого является исключить влияние приземной турбулентности и трения воздуха о поверхность.

Существуют различные типы анемометров, использующих пропеллер или вращающиеся чашечки. Они измеряют действительную скорость ветра, потому что движутся вместе с ветром. Трубка Пито и плавающая шарик – анемометры другого типа, показания которых, изменяются в соответствии с плотностью воздуха (зависит от температуры и высоты), они определяют скорость ветра по его динамическим давлением. Показы мало зависят от высоты, температуры и влажности.

Данные о скорости и направлению ветра, поступают в центр обработки погоды каждые 3 часа. При этом автоматически делается осреднение показаний по направлению и скорости ветра за 10 мин, предшествующих сроку наблюдения. А порывами считается максимальный показатель скорости ветра в течении 2 минут за данный срок наблюдения (3 часа). Срок наблюдения строго регламентирован по гринвичскому времени, это – 00:00 ч, 03:00 ч, 06:00 ч, 09:00 ч, 12:00 ч, 15:00 ч, 18:00 ч и 21:00 ч.

На основе данных многолетних наблюдений скоростей ветра в разных уголках мира строят специализированные карты ветров.