El método de utilizar el viento para generar electricidad se conoce como energía eólica. La energía cinética del viento se convierte en energía mecánica mediante aerogeneradores.
La energía eólica es una fuente de energía renovable que determina toda la potencia del viento. Las turbinas eólicas convierten la energía cinética en potencia mecánica, que luego se transforma en electricidad, que luego se utiliza como fuente de energía.
Fórmula de energía eólica
P = 1/2ρAv 3
Dónde,
ρ = Densidad (kg/m 3 )
A = Área barrida (m 2 )
v = Velocidad del viento (m/s)
P = Potencia (W)
Derivación de la fórmula de la energía eólica
La energía cinética de un objeto con masa m y velocidad v bajo aceleración constante es igual al trabajo realizado W para desplazar ese objeto de su posición original.
Bajo una fuerza F, reposa a una distancia s, es decir
E = W = Fs
De acuerdo con la Ley de Newton, tenemos:
F = mamá
Por eso,
E = más… (1)
Usando la tercera ecuación de movimiento:
v 2 = tu 2 + 2 como
obtenemos:
a = (v2 – tu2 ) / 2s
Dado que la velocidad inicial del objeto es cero, es decir
u = 0, obtenemos:
a = v 2 /2s
Sustituyendo en la ecuación (1), obtenemos que el
La energía cinética de una masa en movimiento es:
E = 1/2mv 2 ……….(2)
La potencia del viento viene dada por la tasa de
cambio de energía:
P = dE/dt = 1/2v 2 dm/dt ……..(3)
Como el caudal másico está dado por:
dm/dt = ρAdx/dt
y la razón de cambio de la distancia está dada por:
dx/dt = v
obtenemos:
dm/dt = ρAv
Por lo tanto, a partir de la ecuación (3), la potencia puede ser
definido como:
P = 1/2ρAv 3
Problemas de muestra
Problema 1: si la velocidad del viento es de 20 m/s y la longitud de la pala es de 50 m, calcula la potencia del viento.
Solución:
Dado:
Velocidad del viento v = 20 m/s,
Longitud de la hoja l = 50 m,
Densidad del aire ρ = 1,23 kg/m.
El área está dada por, A = πr 2
A = π × 2500= 7850 m 2
La fórmula de la energía eólica se da como,
P = 1/2ρAV 3
P = 1/2 x (1,23) x (7850) x 20 3
P = 38622W
Problema 2: una turbina eólica tiene una longitud de pala de 20 metros y funciona a una velocidad de 10 metros por segundo. Determine la cantidad de energía eólica disponible.
Solución:
Dado:
Velocidad del viento v = 10 m/s,
Longitud de la hoja l = 20 m,
densidad del aire ρ = 1,23 kg/m 3 ,
área , A = πr 2
= π × 400
= 1256 m 2
La fórmula de la energía eólica se da como,
P = 1/2ρAV 3
= 0,5 × 1,23 × 1256 × 1000
P = 772440 W.
Problema 3: Calcular la potencia del viento. Dado:
Longitud de la hoja, l = 22 m
Número de cuchillas = 3
Velocidad media del viento en la isla, v = 10 m/s
Densidad del aire, ρ = 1,23 kg/m 3
Solución:
Área, A = πr 2
= π x 484
= 1520,5 m 2
La fórmula de la energía eólica está dada por,
P = 1/2ρAV 3
= 1/2 x (1,23) x (1520,5) x 10 3
P = 935107,5 W
Problema 4: determine una potencia de salida realista (en megavatios) para su cliente que la turbina eólica podría entregar.
Longitud de la hoja, l = 22 m
Número de cuchillas = 3
Velocidad media del viento en la isla, v = 10 m/s
Densidad del aire, ρ = 1,23 kg/m 3
C t = 40 % (índice de eficiencia de la turbina)
C a = 65 % (índice de eficiencia del alternador/generador)
Solución:
PAGS = 1/2 x ρ x UN xv 3 x C t x C un
P = 1/2 x 1,23 kg/m 3 x (π x 22 2 ) x (10 m/seg) 3 x 0,4 x 0,65
P = 0,24 MW
Problema 5: La potencia real disponible de un molino de viento con un diámetro de 1 m, eficiencia 0.2 (20%) – con una velocidad del viento de 10 m/s
Solución:
P = 1/2ρAV 3
Pa = (0,2) x (1,2 kg/m 3 ) x π x (1 m) 2 x (10 m/s) 3 / 8
= 94,2W
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por omrefrigeration1981 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA