Quanta potenza genera una turbina eolica?

Le turbine eoliche sono in grado di far girare le loro pale sui pendii delle colline, nell'oceano, vicino alle fabbriche e sopra le case. L'idea di lasciare che la natura fornisca energia gratuita alla tua casa può sembrare allettante, ma è importante imparare a calcolare la potenza della turbina eolica prima acquistarne uno -- e particolarmente importante capire la differenza tra la capacità nominale della macchina e la produzione effettiva che ci si può aspettare da esso. Controlla le mappe del vento fornite dal National Renewable Energy Laboratory per scoprire se la velocità e la disponibilità del vento nella tua zona rendono l'energia eolica una buona scelta per la tua casa.

La maggior parte delle turbine eoliche è costituita da pale montate su rotore che ricordano le eliche degli aeroplani. Quando l'aria li attraversa, fanno sì che il rotore giri un albero che alimenta un generatore elettrico. La maggior parte delle turbine si spegne automaticamente quando la velocità del vento raggiunge circa 88,5 chilometri all'ora (55 miglia all'ora) per prevenire danni meccanici. Ciò riduce la produzione di elettricità quando si verificano forti venti e le persone hanno bisogno di energia continua dal vento. Inoltre non producono elettricità se il vento soffia troppo lentamente. Se la velocità del vento si dimezza, la produzione di energia diminuisce di un fattore otto. Il tempo durante il quale le condizioni del vento sono ottimali in una data regione definisce la disponibilità della turbina eolica. Le turbine situate in posizioni più elevate ricevono più vento, il che si traduce in una maggiore potenza. Ognuno ha un intervallo di velocità del vento - tra 30 e 50 miglia all'ora - a cui funziona in modo ottimale.

Le moderne turbine eoliche utilizzano una varietà di design destinati ad aiutarle a catturare il vento in modo più efficiente. L'efficienza è un valore importante da conoscere quando si valuta una turbina eolica. In un mondo ideale, una turbina converte in energia il 100% del vento che passa attraverso le pale. A causa di fattori come l'attrito, queste macchine hanno solo indici di efficienza compresi tra il 30 e il 50% della potenza nominale. La potenza è calcolata come segue:

L'area è in metri quadrati, la densità dell'aria è in chilogrammi per metro cubo e la velocità del vento è in metri al secondo.

Solo perché una turbina eolica ha una capacità nominale di 1,5 megawatt, ciò non significa che in pratica produrrà così tanta potenza. Le turbine eoliche normalmente producono una capacità notevolmente inferiore a quella nominale, che è la quantità massima di energia che potrebbe produrre se funzionasse tutto il tempo. Ad esempio, una turbina eolica da 1,5 megawatt con un fattore di efficienza del 33% può produrre solo mezzo megawatt in un anno, meno se il vento non soffia in modo affidabile. Le turbine su scala industriale di solito hanno una capacità nominale da 2 a 3 megawatt. Tuttavia, la quantità di energia effettivamente prodotta viene ridotta dall'efficienza e dalla disponibilità del vento, ovvero la percentuale di tempo in cui un'unità ha abbastanza vento per muoversi.

Se conosci la capacità e i fattori di efficienza di un'unità, puoi calcolare la sua produzione annua stimata utilizzando la seguente formula:

Ad esempio, una turbina con una capacità nominale di 1,5 megawatt e un fattore di efficienza del 25% dovrebbe produrre come segue:

Questo calcolo presuppone la disponibilità del vento 24 ore al giorno tutto l'anno. Nell'applicazione pratica, questo non accade. È possibile utilizzare le mappe del vento NREL per regolare le cifre del tempo per una cifra specifica per località più accurata.