Quanta energia uma turbina eólica gera?

As turbinas eólicas são capazes de girar suas pás em encostas, no oceano, próximo a fábricas e acima de casas. A ideia de deixar a natureza fornecer energia gratuita para sua casa pode parecer atraente, mas é importante aprender a calcular a produção da turbina eólica antes comprar um - e particularmente importante entender a diferença entre a capacidade nominal da máquina e a produção real que você pode esperar isto. Verifique os mapas de vento fornecidos pelo Laboratório Nacional de Energia Renovável para saber se a velocidade e a disponibilidade do vento em sua área tornam a energia eólica uma boa escolha para sua casa.

A maioria das turbinas eólicas é composta de pás montadas em rotores que se assemelham a hélices de avião. Quando o ar sopra através deles, eles fazem com que o rotor gire um eixo que aciona um gerador elétrico. A maioria das turbinas desliga automaticamente quando a velocidade do vento atinge cerca de 88,5 quilômetros por hora (55 milhas por hora) para evitar danos mecânicos. Isso reduz a produção de eletricidade quando ocorrem ventos fortes e as pessoas precisam de energia contínua do vento. Eles também não produzem eletricidade se o vento estiver soprando muito devagar. Se a velocidade do vento diminui pela metade, a produção de energia diminui por um fator de oito. O tempo durante o qual as condições do vento são ótimas em uma determinada região define a disponibilidade da turbina eólica. Turbinas localizadas em locais mais altos recebem mais vento, o que se traduz em maior produção. Cada um tem uma faixa de velocidade do vento - entre 30 e 50 milhas por hora - na qual opera de forma otimizada.

As turbinas eólicas modernas usam uma variedade de designs destinados a ajudá-las a capturar o vento com mais eficiência. A eficiência é um valor importante a saber ao avaliar uma turbina eólica. Em um mundo ideal, uma turbina converteria 100% do vento que passa pelas pás em energia. Devido a fatores como atrito, essas máquinas têm classificações de eficiência entre 30% e 50% da potência nominal de saída. A potência de saída é calculada da seguinte forma:

A área está em metros quadrados, a densidade do ar está em quilogramas por metro cúbico e a velocidade do vento está em metros por segundo.

Só porque uma turbina eólica tem capacidade nominal de 1,5 megawatts, isso não significa que produzirá tanta energia na prática. As turbinas eólicas geralmente produzem consideravelmente menos do que a capacidade nominal, que é a quantidade máxima de energia que ela poderia produzir se funcionasse o tempo todo. Por exemplo, uma turbina eólica de 1,5 megawatt com um fator de eficiência de 33 por cento pode produzir apenas meio megawatt por ano - menos se o vento não estiver soprando de forma confiável. As turbinas em escala industrial geralmente têm classificações de capacidade de 2 a 3 megawatts. No entanto, a quantidade de energia efetivamente produzida é reduzida pela eficiência e disponibilidade eólica - a porcentagem de tempo que uma unidade tem vento suficiente para se mover.

Se você conhece os fatores de capacidade e eficiência de uma unidade, pode calcular sua produção anual estimada usando a seguinte fórmula:

Por exemplo, uma turbina com capacidade nominal de 1,5 megawatts e fator de eficiência de 25 por cento deve produzir da seguinte forma:

Este cálculo assume a disponibilidade de vento 24 horas por dia durante todo o ano. Na aplicação prática, isso não acontece. Você pode usar os mapas de vento NREL para ajustar seus números de tempo para um número específico de localização mais preciso.