Calculadora de potência eólica máxima pelo limite de Betz

Informe a área varrida pelo rotor e a velocidade do vento não perturbado; se desejar, ajuste também a densidade do ar. A ferramenta calcula primeiro a potência cinética que atravessa o rotor e depois aplica o coeficiente de Betz de 0.593. O resultado é um limite físico superior, não uma previsão da produção elétrica de uma turbina específica.

Entenda o significado do limite de Betz

O vento transporta energia cinética, mas uma turbina não consegue retirar toda essa energia e ainda permitir que o ar continue atravessando o rotor. Se o ar parasse totalmente no plano do rotor, nenhum fluxo novo chegaria para sustentar a geração. A teoria ideal do disco atuador equilibra a desaceleração do ar com a continuidade da vazão e estabelece um coeficiente máximo de potência. Esta calculadora usa 0.593, o valor arredondado conhecido como limite de Betz. Isso significa que, no máximo, 59.3 por cento da potência cinética que cruza a área varrida é considerada extraível. Portanto, o resultado é um teto aerodinâmico teórico. Ele não inclui perdas no perfil das pás, rotação da esteira, caixa multiplicadora, gerador, conversão elétrica, estratégia de controle, velocidades de partida e corte, turbulência, sombra da torre ou indisponibilidade. Uma turbina real deve entregar menos nas mesmas condições. Use o valor para verificar plausibilidade física, comparar cenários gerais ou estabelecer um limite otimista antes de aplicar dados específicos do equipamento, como uma curva de potência certificada.

Informe corretamente área, velocidade e densidade

Use rotor_area_m2 para a área varrida pelas pás, e não para a superfície física das pás. Em um rotor circular convencional, a área varrida corresponde a pi vezes o quadrado do raio. Informe wind_speed_m_s em metros por segundo como a velocidade do vento não perturbado a montante, apropriada ao local e à altura do cubo. A velocidade não pode ser negativa; zero é aceito e resulta em potência nula. O campo opcional air_density_kg_m3 usa por padrão 1.225 quilogramas por metro cúbico, um valor de referência comum. A densidade real varia com temperatura, pressão, altitude e umidade, portanto um dado medido ou ajustado ao local melhora o cenário. A calculadora avalia um único ponto de operação e pressupõe que os valores representem todo o disco do rotor. Ela não extrapola medições entre alturas, não calcula média de rajadas nem converte uma distribuição de velocidades em energia anual. Mantenha todas as entradas nas unidades SI indicadas. Se você tiver o diâmetro, divida-o por dois para obter o raio e calcule a área circular antes de enviar.

Interprete os valores de potência retornados

O cálculo começa com available_wind_power_w = 0.5 × densidade do ar × área do rotor × velocidade do vento ao cubo. Em seguida, multiplica esse valor pelo betz_coefficient fixo de 0.593 para obter maximum_power_w e apresenta o mesmo limite em maximum_power_kw. A dependência cúbica da velocidade é essencial: dobrar a velocidade multiplica a potência teórica instantânea por oito quando área e densidade permanecem constantes. Dobrar a área dobra a potência. Essas relações ajudam em análises de sensibilidade, mas também ampliam o efeito de uma hipótese ruim sobre o vento. Não multiplique um único resultado máximo por todas as horas do ano para estimar energia anual, a menos que o vento realmente seja constante, o que não ocorre em locais reais. Estimativas anuais exigem distribuição de frequência das velocidades, curva de potência da turbina, disponibilidade e perdas elétricas. Trate o resultado como referência superior. Ao avaliar um equipamento, compare a curva do fabricante na mesma base de densidade e considere separadamente potência nominal, limites de controle e faixa operacional.