▷ Coeficiente de potencia aerogenerador

Coeficiente de potencia aerogenerador del momento

calcular la potencia eólica a partir de la velocidad del viento

El gráfico muestra la curva del coeficiente de potencia de una típica turbina eólica danesa. Aunque el rendimiento medio de estas turbinas es algo superior al 20%, el rendimiento varía mucho con la velocidad del viento. (Si hay pequeñas torceduras en la curva, suelen deberse a errores de medición).

Como se puede ver, la eficiencia mecánica de la turbina es mayor (en este caso el 44%) a una velocidad del viento de unos 9 m/s. Se trata de una elección deliberada de los ingenieros que diseñaron la turbina. A bajas velocidades del viento la eficiencia no es tan importante, porque no hay mucha energía que recoger. A velocidades de viento elevadas, la turbina debe desperdiciar el exceso de energía para el que fue diseñado el generador. Por lo tanto, la eficiencia es más importante en la región de velocidades del viento donde se encuentra la mayor parte de la energía.

No es un objetivo en sí mismo tener una alta eficiencia técnica de una turbina eólica. Lo que importa, en realidad, es el coste de extraer kilovatios hora de los vientos durante los próximos 20 años. Como el combustible es gratuito, no hay necesidad de ahorrarlo. Por tanto, la turbina óptima no es necesariamente la que tiene la mayor producción de energía al año.

cálculos de energía eólica

La ley de Betz indica la máxima potencia que se puede extraer del viento, independientemente del diseño de un aerogenerador en flujo abierto. Fue publicada en 1919 por el físico alemán Albert Betz[1]. La ley se deriva de los principios de conservación de la masa y el momento de la corriente de aire que fluye a través de un “disco actuador” idealizado que extrae energía de la corriente de viento. Según la ley de Betz, ninguna turbina puede captar más de 16/27 (59,3%) de la energía cinética del viento. El factor 16/27 (0,593) se conoce como coeficiente de Betz. En la práctica, los aerogeneradores a escala comercial alcanzan un pico del 75-80% del límite de Betz[2][3].

El límite de Betz se basa en un actuador de disco abierto. Si se utiliza un difusor para recoger el flujo de viento adicional y dirigirlo a través de la turbina, se puede extraer más energía, pero el límite sigue aplicándose a la sección transversal de toda la estructura.

La ley de Betz se aplica a todos los fluidos newtonianos, incluido el viento. Si toda la energía procedente del movimiento del viento a través de una turbina se extrajera como energía útil, la velocidad del viento posterior caería a cero. Si el viento dejara de moverse a la salida de la turbina, no podría entrar más viento fresco; estaría bloqueado. Para que el viento siga moviéndose a través de la turbina, tiene que haber algún movimiento de viento, por pequeño que sea, en el otro lado con alguna velocidad de viento mayor que cero. La ley de Betz demuestra que cuando el aire fluye a través de un área determinada, y cuando la velocidad del viento disminuye por la pérdida de energía al extraerla de una turbina, el flujo de aire debe distribuirse a un área más amplia. En consecuencia, la geometría limita el rendimiento de cualquier turbina a un máximo del 59,3%.

límite de betz

Con la grave crisis energética a la que se enfrenta el mundo moderno, la producción y utilización de la energía se ha convertido en una cuestión vital, y la conservación de la energía ha adquirido una importancia primordial. La producción y el consumo de energía están directamente relacionados con la vida cotidiana de gran parte de la sociedad humana, y las cuestiones de investigación energética son extremadamente importantes y muy sensibles. Conscientes del problema del calentamiento global, los seres humanos tienden a confiar más en los recursos energéticos renovables (ER).

En [1], los científicos e investigadores han intentado acelerar las soluciones para los parámetros de diseño de la generación de energía eólica. Los investigadores afirman que, en poco tiempo, la sociedad, la industria y la política acogerán el uso de la energía eólica como una alternativa limpia, práctica, económica y respetuosa con el medio ambiente. En un esfuerzo por acercarse a un mundo más sostenible, tras la crisis del petróleo de 1973 las fuentes de energía renovable empezaron a aparecer en la agenda, y la energía eólica despertó un gran interés. Gracias a los amplios estudios sobre este tema, la energía eólica se ha aplicado recientemente en diversas industrias, donde ha empezado a competir con otros recursos energéticos [1].