Significado y funcionamiento
La tasa de flujo de masa del aire que pasa a través del rotor es ρAv, y la energía cinética del aire por unidad de masa es v²/2. Multiplicar estos dos factores da como resultado la energía del viento disponible.
Si extraemos energía del aire, el flujo de aire en la parte trasera disminuye. Si detenemos completamente el aire, se vuelve imposible mantener un flujo continuo, lo que limita la tasa de recuperación.
Relaciones y condiciones de validez
P = ½ρAv³, y el área del rotor circular es πr². El límite teórico del factor de Betz para un disco actuador ideal es Cp ≤ 16/27.
Las turbinas reales exhiben características de arranque, velocidad nominal y corte por viento, así como pérdidas de energía. Por lo tanto, la energía de salida real no aumenta continuamente como un cubo de la velocidad del viento en todas las condiciones.
Qué observar en la simulación
Con radio y coeficiente fijos, duplicar la velocidad multiplica la potencia por ocho.
El rotor supone viento uniforme y constante. Omite arranque, potencia nominal, parada y pérdidas del generador. La curva real es distinta.
Relaciones y símbolos clave
P = ½ρπr²v³Cp · Cp ≤ 16/27
| Símbolo | Significado | Unidad |
|---|---|---|
| Cp | Coeficiente de potencia para extraer energía del viento | Adimensional |
| A | Área barrida por el rotor | m² |
| v | Velocidad del viento aguas arriba | m/s |
Ejemplo resuelto
Con viento fijo, ¿por cuánto se multiplica la potencia al duplicar el radio?
4 · Con radio y coeficiente fijos, duplicar la velocidad multiplica la potencia por ocho.
Errores frecuentes
- El límite de la energía eólica no es el límite de la velocidad del viento, sino el límite de la relación entre la energía eólica que se puede recuperar bajo condiciones ideales.