Energia eolica

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Generación Eólica.
¿Qué es la energía eólica?
 
La energía eólica es la energía cuyo origen proviene del movimiento de masa de aire3 es decir del viento.
En la tierra el movimiento de las masas de aire se deben principalmente a la diferencia de presiones existentes en distintos lugares de esta, moviéndose de alta a baja presión, este tipo de viento se llama viento geoestrofico.
Para lageneración de energía eléctrica a partir de la energía del viento a nosotros nos interesa mucho mas el origen de los vientos en zonas más especificas del planeta, estos vientos son los llamados vientos locales, entre estos están las brisas marinas que son debida a la diferencia de temperatura entre el mar y la tierra , también están los llamados vientos de montaña que se producen por el calentamientode las montañas y esto afecta en la densidad del aire y hace que el viento suba por la ladera de la montaña o baje por esta dependiendo si es de noche o de día.
 
Factores que influyen en la cantidad de potencia del viento
 
La energía eólica es aprovechada por nosotros básicamente por un sistema de un rotor que gira a medida que pasa viento por este.
 

 
 

 
 
 
 
 
 
 
Lapotencia del viento depende principalmente de 3 factores:
 
1. Área por donde pasa el viento (rotor)
2. Densidad del aire
3. Velocidad del viento
 
Para calcular la formula de potencia del viento se debe considerar el flujo másico del viento que va dado por:
 
Densidad del viento
Área por donde pasa el viento
Velocidad del viento
 
Entonces el flujo másico viene dado por lasiguiente expresión:
 

 
Entonces la potencia debido a la energía cinética está dada por:
 

 
 
Algunas consideraciones con respecto al viento
 
Como la mayoría de las personas saben el viento no siempre se mantiene constante en dirección y valor de magnitud, es más bien una variable aleatoria, algunos modelos han determinado que el viento es una variable aleatoria con distribuciónweibull como la que muestra la siguiente figura
 

 
 
Dado que la energía del viento depende la velocidad del viento, ¿Cuál sería la energía potencia que entrega el viento?
 
Para calcular la potencia promedio que es aprovechada por el rotor debemos usar la llamada ley de Betz que es demostrada de la siguiente manera:
 

Supongamos que la velocidad a la que entra el viento al tubo decorriente es de valor V1 y a la velocidad que sale es de V2, podemos suponer que la velocidad a la que el viento entra al aerogenerador es de (V1+V2)/2.
 
 
El flujo másico que entra al rotor entonces tiene valor de:
 

Dado que en tubo de corriente se debe conservar la potencia, la potencia que entra a velocidad V1 tiene que ser igual a la suma de la potencia que sale a velocidad V2 y la que seva por el rotor.
Entonces la potencia que se va por el rotor es:
 
Protor=

Y remplazando la masa nos queda:
 
P = (/4) (v12 - v22) (v1+v2) A
 
La potencia que lleva el viento antes de llegar al rotor viene dado por:
 
P0 = (/2) v13 A
 
Ahora si la comparamos con la potencia que lleva el viento nos da la siguiente grafica:
 
 

 
 
 
Cuyo máximo viene dado por 0.59aproximadamente, es decir la máxima potencia que se puede extraer del viento es de 0.59 veces esta potencia
 
 
 
 
 Comparación entre las potencias
 

 
El grafico muestra las potencias del viento, la extraída por el rotor y la potencia transformada a electricidad.
La extraída por el rotor está limitada por la ley de Betz y la transformada a electricidad está limitada por la eficiencia delgenerador.
Como la potencia entregada dada por el generador eólico depende de la velocidad del viento la eficiencia va a depender también de la velocidad del viento registrándose eficiencias máximas del orden de 44%
Hay que tener además bien en claro que para la lograr una eficiencia alta como la que sale aquí es necesaria muchos gastos que aumentarían el costo de producir un Kw mas, por lo tanto...
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