Como montar uma maquete de Energia Eólica Calculando a potência

Como montar uma maquete de Energia Eólica Calculando a potência

Algumas explicações se fazem necessárias para podermos avaliar a potência dos Aerogeradores. A equação (6.1) apresenta a potência que se pode extrair do vento:

(6.1)            P = ½ ρ A V³ C p   

Onde P = Potência mecânica retirada do movimento do ar em watts.

ρ = Densidade do ar em kg/m3.

A = Área varrida pelas pás em m2.

V = Velocidade do vento em m/s.

 C p = Coeficiente de potência do rotor (adimensional).

A densidade do ar, equação (6.2), varia com a pressão e a temperatura de acordo

com a lei dos gases:

 (6.2)    ρ = P  ÷ RT

Onde ρ= pressão atmosférica do ar.

T = Temperatura em Kelvin.

R = Constante dos gases.

Ao nível do mar com pressão atmosférica a 1 atm e temperatura 15°C, a densidade do ar é de 1,225 kg/m³. Como a maioria das turbinas eólicas são instaladas nas proximidades da costa marítima, este é um número bastante utilizado.

A área varrida pelas pás pode ser calculada com a equação (6.3):

(6.3)      A = π ( D ÷ 2 )²

Onde D = Diâmetro do rotor.

Os aerogeradores são projetados para uma determinada faixa de variação da velocidade do vento, geralmente entre 4 a 30 m/s. Acima desta faixa, os componentes como gerador, pás, passam a atuar com sobrecarga. Abaixo da faixa não é viável gerar energia. Desta forma é necessário um sistema que bloqueie o aerogerador nas extremidades desta faixa. O coeficiente de potência do rotor,  C p , ou a eficiência do rotor é a fração de potência mecânica que conjunto de pás consegue transmitir ao eixo do gerador.

Assim resumindo só podemos fisicamente falando retirar no máximo 45% da potência contida no vento, mas, além disso temos de considerar algumas perdas pois nenhum Aerogerador retira 100%  de potência dos 45% que nos é permitido pela física; então temos abater outras perdas como: Aerodinâmicas, Elétricas, Resistivas, Qualidade do vento, assim na prática para efeitos de cálculo só conseguimos de turbinas residênciais de pequeno porte entre 20 a 25% de sua potência nominal.

Quaisquer dúvidas entre em contato. Desde já agradecemos.