Potência eólica e limite de Betz
Informe o diâmetro do rotor, a velocidade do vento, a densidade do ar e o Cp para ver a potência do vento, o limite de Betz e a potência útil.
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Potência do vento e do rotor
P do vento = ½ · ρ · A · v³; limite de Betz = 16/27 · P do vento; P útil = Cp · P do vento
Um rotor de 10 m varre 78,5 m². Com vento de 8 m/s e ar de 1,225 kg/m³, a potência contida no vento é de 24,6 kW. O limite de Betz, de 16/27 (cerca de 59,3%), reduz para 14,6 kW; com Cp de 0,4, a potência útil é de 9,9 kW, cerca de 236 kWh por dia se o vento fosse constante.
Turbina pequena
Para 2,5 m de diâmetro e 6 m/s, a potência do vento é de 0,6 kW e a útil, com Cp de 0,35, 0,2 kW. A potência cresce com o cubo da velocidade: dobrar o vento multiplica por 8.
Limites
- O coeficiente de potência Cp é um padrão editável, em geral entre 0,35 e 0,45 em aerogeradores reais; use o da curva do fabricante. Ele não pode passar de 0,593.
- A densidade padrão do ar é de 1,2250 kg/m³ ao nível do mar a 15 °C; em altitude ou no calor ela é menor.
- A energia por dia supõe vento constante, o que não ocorre: use a distribuição de ventos do local para estimar a produção real. Perdas do gerador e do inversor não entram.
Perguntas frequentes
Como calcular a potência eólica de um aerogerador?
P = ½·ρ·A·v³·Cp, com A a área varrida pelo rotor. Com 10 m de diâmetro, vento de 8 m/s e Cp 0,4, cerca de 9,9 kW.
O que é o limite de Betz?
É o máximo de energia do vento que um rotor pode extrair: 16/27, cerca de 59,3%. Aerogeradores reais ficam entre 35% e 45%.
Como a potência do vento e a velocidade ao cubo se relacionam?
Porque a energia cinética do ar cresce com v² e o fluxo de massa, com v. Dobrar a velocidade multiplica a potência por 8.