¿Cuánta energía genera una turbina eólica?

Las turbinas eólicas son capaces de hacer girar sus palas en las laderas, en el océano, cerca de las fábricas y por encima de las casas. La idea de dejar que la naturaleza proporcione energía gratuita a su hogar puede parecer atractiva, pero es importante aprender a calcular la potencia de la turbina eólica antes comprar uno, y es particularmente importante comprender la diferencia entre la capacidad nominal de la máquina y la salida real que puede esperar de eso. Consulte los mapas de viento proporcionados por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable para saber si la velocidad del viento y la disponibilidad en su área hacen que la energía eólica sea una buena opción para su hogar.

La mayoría de las turbinas eólicas están formadas por palas montadas en un rotor que se asemejan a las hélices de los aviones. Cuando el aire sopla a través de ellos, hacen que el rotor haga girar un eje que alimenta un generador eléctrico. La mayoría de las turbinas se apagan automáticamente cuando la velocidad del viento alcanza los 88,5 kilómetros por hora (55 millas por hora) para evitar daños mecánicos. Esto reduce la producción de electricidad cuando ocurren fuertes vientos y las personas necesitan energía continua del viento. Tampoco producen electricidad si el viento sopla demasiado lento. Si la velocidad del viento se reduce a la mitad, la producción de energía se reduce en un factor de ocho. El tiempo durante el cual las condiciones del viento son óptimas en una región determinada define la disponibilidad de la turbina eólica. Las turbinas ubicadas en ubicaciones más altas reciben más viento, lo que se traduce en una mayor producción. Cada uno tiene un rango de velocidad del viento, entre 30 y 50 millas por hora, en el que funciona de manera óptima.

Las turbinas eólicas modernas utilizan una variedad de diseños destinados a ayudarlos a capturar el viento de manera más eficiente. La eficiencia es un valor importante a conocer al evaluar una turbina eólica. En un mundo ideal, una turbina convertiría el 100 por ciento del viento que pasa a través de las palas en energía. Debido a factores como la fricción, estas máquinas solo tienen índices de eficiencia de entre el 30 y el 50 por ciento de la potencia nominal. La potencia de salida se calcula de la siguiente manera:

El área está en metros cuadrados, la densidad del aire en kilogramos por metro cúbico y la velocidad del viento en metros por segundo.

El hecho de que una turbina eólica tenga una capacidad nominal de 1,5 megavatios no significa que producirá tanta energía en la práctica. Las turbinas eólicas comúnmente producen una capacidad considerablemente menor que la nominal, que es la cantidad máxima de energía que podrían producir si funcionaran todo el tiempo. Por ejemplo, una turbina eólica de 1,5 megavatios con un factor de eficiencia del 33 por ciento puede producir solo medio megavatio en un año, menos si el viento no sopla de manera confiable. Las turbinas a escala industrial suelen tener capacidades nominales de 2 a 3 megavatios. Sin embargo, la cantidad de energía realmente producida se reduce por la eficiencia y la disponibilidad del viento: el porcentaje de tiempo que una unidad tiene suficiente viento para moverse.

Si conoce los factores de capacidad y eficiencia de una unidad, puede calcular su producción anual estimada utilizando la siguiente fórmula:

Por ejemplo, se esperaría que una turbina con una capacidad nominal de 1,5 megavatios y un factor de eficiencia del 25 por ciento produzca lo siguiente:

Este cálculo asume la disponibilidad de viento las 24 horas del día durante todo el año. En la aplicación práctica, esto no sucede. Puede utilizar los mapas de viento NREL para ajustar sus cifras de tiempo para obtener una cifra específica de ubicación más precisa.