Calcula la potencia cinética del viento, el límite de Betz y la potencia real de un aerogenerador. Curva de potencia interactiva P = ½ρAv³ con desarrollo paso a paso.
Parámetros del aerogenerador
Velocidad media anual en emplazamientos buenos: 6–9 m/s
Pequeño aerogenerador doméstico: 2–6 m · Eólica comercial: 80–160 m
Nivel del mar: 1,225 · 1000 m: 1,112 · 2000 m: 1,007
Aerogeneradores modernos: 40–50 % · Límite Betz: 59,3 %
Potencia real del aerogenerador
— % del límite de Betz
Área barrida
Potencia del viento
Límite de Betz
Producción anual est.
Curva de potencia (0–25 m/s)
Cómo se calcula
Paso 1
El rotor barre un disco circular. El área de ese disco determina cuánta masa de aire interacciona con las palas por unidad de tiempo.
Paso 2
La potencia disponible en el viento es la energía cinética del flujo másico que atraviesa el disco. Varía con el cubo de la velocidad.
Paso 3
Betz demostró que el máximo extraíble es 16/27 ≈ 59,3 %. La potencia real se obtiene multiplicando por el Cp del aerogenerador.
Demostrado por Albert Betz en 1919, establece que ningún rotor puede aprovechar más del 59,3 % de la energía cinética del viento. El viento debe seguir fluyendo tras el rotor; si se detuviera, no habría nuevo flujo y la potencia sería cero.
La potencia varía con v³. Duplicar la velocidad del viento multiplica la potencia por 8. Esto hace que la selección del emplazamiento sea crucial: pasar de 6 a 9 m/s representa 3,4 veces más potencia disponible.
Los aerogeneradores de eje horizontal de tres palas alcanzan Cp = 0,45–0,50 cerca del límite de Betz. Los de eje vertical y los pequeños aerogeneradores domésticos tienen Cp = 0,25–0,35, menor por diseño y fricciones.
La densidad del aire disminuye con la altitud (~1 % por cada 80 m). A 1000 m de altitud la potencia se reduce un ~9 % respecto al nivel del mar con el mismo viento y rotor. Para emplazamientos elevados, reduce ρ antes de calcular.