energia eolica

Cátedra de Física
II Lapso
4to año “B” Cs




La Energía Eólica


Caracas, 22 de marzo de 2014

Introducción

En el mundo podemos encontrar diversos tipos de energía, pero en este caso hablaremos de la energía eólica sabiendo que es una de las mas importantes en este momento ya que tiene un gran impacto en el ambiente al ser ecológica, podemos decir que la energía eólica es elmovimiento de una masa de aire a través de una turbina con lo cual el viento hace que sus aspas se muevan y así transformar el viento por electricidad.
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 geo-estrófico el cual se utilizapara la generación de energía eléctrica  a partir de la energía del viento, a nosotros nos interesa mucho mas el origen de los vientos en zonas mas especificas del planeta, estos vientos son los llamados vientos locales, entre estos están las brisas marinas que son debidas a la diferencia de temperatura entre el mar y la tierra. También están los llamados vientos de montaña que se producen por elcalentamiento de 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.
Por esta razón es que podemos encontrar las aeroturbinas en distintas zonas de nuestro planeta, continente, región o país para así generarnos una energía limpia sin contaminar la atmosfera.La energía eólica es la energía cuyo origen proviene del movimiento de masa de aire es decir del viento.

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.
 
 


La potencia del viento depende principalmente de 3 factores:
 
1. Área por donde pasael 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 la siguiente expresión:
 


Entonces la potencia debido a la energía cinéticaesta dada por:
 



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 distribución Weibull como la que muestra la siguiente figura
 

 
 Dado que la energía del vientodepende la velocidad del viento, ¿Cual seria 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 de corriente es de valor V1 y a la velocidad que sale es de V2, podemos suponer que la velocidad a laque 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 se va por el rotor.
Entonces la potencia que se va por el rotor es:
 
Protor=

Yremplazando 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 0.59 aproximadamente, es decir la máxima potencia que se puede extraer del viento es de 0.59 veces esta...