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¿Cómo calcular la energía eólica?

marzo 20, 2022
¿Cómo calcular la energía eólica?

Cómo calcular el diámetro del rotor de un aerogenerador

Se pueden encontrar aerogeneradores en las laderas de las montañas, cerca de las fábricas, encima de las casas e incluso en el océano. Los aerogeneradores son un recurso energético atractivo porque dependen de la naturaleza para producir energía y su coste de mantenimiento es bastante bajo, pero antes de comprar uno, hay que saber cómo calcular la potencia de los aerogeneradores.

Los fabricantes miden la capacidad nominal de la máquina y la producción real que se puede esperar de ella para determinar cuánta energía eléctrica se produce en megavatios (MW). Un MW equivale a un millón de vatios. Si se calcula la potencia durante un periodo de tiempo, se mide en megavatios-hora (MWh) o kilovatios-hora (kWh). Un kW equivale a mil vatios. Si el aerogenerador produce una potencia de 1 MW en una hora, esto equivale a 1 MWh de energía producida.

Los aerogeneradores tienen que captar el viento de forma eficiente. Lo ideal es que los aerogeneradores conviertan en energía el 100% del viento que pasa, pero debido a la fricción, esto es poco probable en el mundo real. Puedes calcular el valor así: potencia = [(los aerogeneradores de aire d sólo tienen una eficiencia del 30-50% de intensidad) por (área de barrido de las palas) por (velocidad del viento al cubo)] dividido por 2.

Ejemplos de cálculo de energía eólica pdf

Calcula la potencia de un aerogenerador a partir del tamaño, la velocidad del viento y la densidad del aire. El radio es la longitud de una pala del rotor. La velocidad del viento se refiere a un punto en el tiempo, no a una velocidad media. La densidad del aire, que es la masa de aire por espacio, depende de la presión atmosférica, la temperatura y la humedad. 1,2 es un buen valor medio a nivel del mar (calculadora de densidad del aire en alemán: Luftdichte). El factor de eficiencia indica qué parte del viento que sopla a través del área que abarcan las palas del rotor se convierte en energía eléctrica. El máximo teórico para el factor de eficiencia es 16/27, es decir, 59,26 %.

Introduzca cuatro valores y elija las unidades que desee. El quinto valor se calculará. La fórmula de la potencia eléctrica es P = π/2 * r² * v³ * ρ * η, un vatio se calcula como 1 W = 1 kg * m² / s³.

El factor más importante para una alta potencia es la velocidad del viento, que entra en el cálculo a la potencia de tres. El radio, es decir, la longitud de las palas del rotor, entra en el cálculo al cuadrado, ya que cuenta la superficie por la que sopla el viento. La densidad del aire es tanto más alta cuanto mayor es la presión atmosférica (cuanto más baja es la posición sobre el nivel del mar), más frío y seco es el aire. La forma, el número y la orientación de las palas del rotor contribuyen al factor de eficiencia.

Función del aerogenerador

La zonificación se refiere a la normativa local general que permite y restringe diversos tipos de proyectos, mientras que la obtención de permisos se refiere a la obtención de permisos para un proyecto específico dentro del ámbito de esas normas de zonificación.

Las prácticas varían mucho de un país a otro, por lo que resulta útil familiarizarse con la normativa local, las autoridades y los requisitos generales. En algunos casos, las expectativas de zonificación y permisos son coherentes y sencillas. En otros casos, pueden ser necesarias audiencias y el proceso es incierto. Un proyecto diseñado dentro de las limitaciones existentes experimentará un proceso de autorización mucho más suave y tendrá más probabilidades de recibir un permiso. Pero si su proyecto queda fuera de los límites definidos, suele tener que someterse a un proceso de revisión especial para obtener una desviación de las normas y reglamentos existentes, un proceso potencialmente caro y que lleva mucho tiempo y que suele implicar al menos una audiencia pública y no tiene garantías de éxito[8].

Además de las cuestiones de zonificación, los vecinos pueden oponerse a un aerogenerador que bloquea su vista, o pueden estar preocupados por el sonido que produce. La mayoría de los problemas de zonificación y estéticos pueden resolverse aportando datos objetivos. Por ejemplo, un aerogenerador típico de 2 kilovatios funciona a un nivel de ruido de aproximadamente 55 dB a 15 metros del centro de la turbina[10].

Cálculo de la producción anual de energía de los aerogeneradores

Hay muchos cálculos y ecuaciones complicados para entender y construir generadores de turbinas eólicas, pero el profano no tiene que preocuparse por la mayoría de ellos y debe asegurarse de recordar la siguiente información vital:

Por lo tanto, la potencia (es decir, la energía por segundo) del viento que incide en un aerogenerador con una determinada área de barrido se obtiene simplemente insertando el cálculo de la masa por segundo en la ecuación estándar de la energía cinética indicada anteriormente, lo que da como resultado la siguiente ecuación vital:

El mayor aerogenerador del mundo tiene un diámetro de pala de 126 metros, por lo que los rotores barren un área de PI x (diámetro/2)2 = ¡12470 m2! Como se trata de un aerogenerador marino, sabemos que está situado a nivel del mar y, por tanto, sabemos que la densidad del aire es de 1,23 kg/m3. La turbina tiene una potencia nominal de 5MW con vientos de 30mph (14m/s), por lo que al introducir los valores conocidos obtenemos:

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