Calculadora turbina eólica

Uma turbina eólica converte a energia cinética do ar em movimento em trabalho de eixo e depois em eletricidade. Quem prospecta sítios, estudantes e quem projeta empreendimentos pequenos costuma precisar de um valor transparente de watts e de energia anual a partir de quatro números que já têm: o diâmetro do rotor, a velocidade média do vento, a densidade do ar e o coeficiente de potência do rotor. Esta calculadora de energia de turbina eólica aplica a fórmula de fluxo cinético do disco atuador: a potência em watts é um meio vezes a densidade do ar vezes a área varrida vezes a velocidade do vento ao cubo vezes o coeficiente de eficiência Cp, com a área varrida igual a pi vezes o diâmetro ao quadrado sobre quatro. A energia anual em quilowatts-hora é essa potência vezes 8760 horas dividido por 1000, tratando a velocidade informada como constante ao longo do ano.

O que significa a potência de uma turbina eólica e como se aplica P = ½ ρ A v³ Cp

A potência instantânea da turbina eólica nesta capacidade é o fluxo de energia cinética através do disco do rotor vezes um coeficiente de potência, não uma curva de fabricante nem uma avaliação Weibull do sítio. O modelo de disco atuador parte da massa de ar que atravessaria a área varrida A em um segundo, densidade vezes área vezes velocidade, e da energia cinética por unidade de massa, um meio da velocidade ao quadrado.

O produto é um meio vezes densidade vezes área vezes velocidade ao cubo: a potência eólica disponível em watts quando a densidade está em quilogramas por metro cúbico, a área em metros quadrados e a velocidade em metros por segundo. O rotor não consegue extrair todo esse fluxo. O limite de Betz diz que o coeficiente de potência teórico máximo Cp é dezesseis vinte e setavos, cerca de zero ponto cinco nove três.

Máquinas reais de eixo horizontal costumam operar entre cerca de zero ponto três e zero ponto quatro cinco na parte crescente da curva, abaixo da velocidade nominal. Esta calculadora multiplica o fluxo disponível pelo coeficiente de eficiência que você informa, de modo que a potência equivale a um meio vezes densidade do ar vezes área varrida vezes velocidade ao cubo vezes Cp.

A área varrida é o disco pi D ao quadrado sobre quatro, em que D é o diâmetro do rotor em metros, não a altura da torre nem a corda da pá. A energia anual em quilowatts-hora é essa potência instantânea vezes oito mil setecentos e sessenta horas de um ano não bissexto, dividido por mil watts-hora por quilowatt-hora.

Essa anualização trata a velocidade informada como constante o ano inteiro: é um limite de primeira ordem a partir de uma velocidade média, não um fator de capacidade nem uma integral Weibull. A ferramenta não aplica velocidades de partida, nominal ou de corte, não busca meteorologia e não converte quilowatts-hora em dinheiro ou carbono.

Responde à pergunta de watts e energia anual a partir do diâmetro, da velocidade do vento, da densidade e de Cp para que você possa combinar o resultado com a própria tarifa, fator de emissões ou fator de capacidade medido.

Contrato de entrada, formato da resposta e por que uma velocidade do vento negativa é rejeitada

Uma velocidade do vento negativa é rejeitada porque o fluxo de energia cinética não está definido para uma velocidade invertida neste modelo de primeira ordem: não há um v negativo que ao cubo ainda produza uma potência em watts com sentido, então a tarefa falha em vez de devolver uma potência com sinal que um cliente com defeito poderia tratar como geração. Velocidade do vento zero é válida e produz potência nula e energia anual nula.

Diâmetro e densidade devem ser estritamente positivos; um disco de área zero ou um vácuo não é uma turbina. A eficiência deve ficar no intervalo fechado de zero a um; valores acima de um reivindicariam mais do que o fluxo cinético. Campos numéricos são arredondados a doze casas decimais para goldens estáveis entre runtimes.

Exemplo: um rotor de oitenta metros, dez metros por segundo, densidade 1.225 e Cp 0.4 rende cerca de 1.23 megawatts e cerca de 10.8 milhões de quilowatts-hora se essa velocidade se mantém o ano todo.