Calculadora de potencia de aerogenerador
Estima cuánta electricidad genera un aerogenerador. Introduce el diámetro del rotor, la velocidad del viento, la densidad del aire y el coeficiente de potencia para obtener la potencia con P = ½ ρ A v³ Cp, además de una estimación de energía anual basada en una distribución realista de velocidades del viento, el factor de planta y una curva de potencia completa.
Última actualización:
De punta a punta de las palas (el doble de la longitud de la pala más el buje).
Parte de la potencia del viento que capta el rotor. Límite de Betz 0.593; turbinas pequeñas ~0.25–0.35, grandes ~0.40–0.50.
La producción se limita a este valor. Déjalo vacío para no aplicar límite.
Se usa para la potencia instantánea y como media anual para la estimación de energía.
1/7 ≈ 0.143 en terreno abierto; 0.10 sobre el agua, 0.2–0.3 cerca de árboles o edificios.
Cómo usar Calculadora de potencia de aerogenerador
- Introduce el diámetro del rotor y el coeficiente de potencia y la eficiencia del generador de la turbina (los valores por defecto sirven para una turbina pequeña).
- Añade la potencia nominal y las velocidades de arranque y de corte de la ficha técnica, o deja vacía la potencia nominal para no aplicar límite.
- Escribe la velocidad media del viento en tu sitio y, si se midió a menor altura que el buje, activa el ajuste a la altura del buje.
- Elige la densidad del aire: estándar, según tu altitud y temperatura, o un valor personalizado.
- Lee la potencia y los kWh anuales, y revisa la tabla de la curva de potencia para ver qué velocidades del viento producen más energía.
La ecuación de la potencia eólica
- Área de barrido: A = π × D² ÷ 4 (un rotor de 7 m barre 38.5 m²)
- Potencia del viento: Pviento = ½ × ρ × A × v³
- Potencia eléctrica: P = Pviento × Cp × η, limitada a la potencia nominal de la turbina
- Límite de Betz: Cp ≤ 16/27 ≈ 0.593
- Densidad del aire: ρ = p ÷ (287.05 × T), con presión p = 101,325 × (1 − 2.25577×10⁻⁵ × h)5.25588 Pa a una altitud de h metros y T en kelvin
- Altura del buje: vbuje = vref × (hbuje ÷ href)α, con α ≈ 1/7 en terreno abierto
Ejemplo: un rotor de 7 m a 6 m/s con aire a nivel del mar: ½ × 1.225 × 38.48 × 216 = 5.09 kW en el viento; × 0.35 × 0.90 = 1.60 kW de electricidad.
Potencia eólica según la velocidad del viento (nivel del mar, ρ = 1.225 kg/m³)
| Velocidad del viento | Potencia del viento (W/m²) | Eléctrica, Cp 0.35 × 90% (W/m²) | Producción de un rotor de 7 m (kW) |
|---|---|---|---|
| 3 m/s (6.7 mph) | 17 | 5 | 0.20 |
| 4 m/s (8.9 mph) | 39 | 12 | 0.48 |
| 5 m/s (11.2 mph) | 77 | 24 | 0.93 |
| 6 m/s (13.4 mph) | 132 | 42 | 1.60 |
| 7 m/s (15.7 mph) | 210 | 66 | 2.55 |
| 8 m/s (17.9 mph) | 314 | 99 | 3.80 |
| 10 m/s (22.4 mph) | 612 | 193 | 7.43 |
| 12 m/s (26.8 mph) | 1,058 | 333 | 12.83 |
Fíjate en lo rápido que sube la producción: 12 m/s transporta 64 veces la potencia de 3 m/s. Las turbinas reales limitan la producción por encima de su velocidad nominal y se detienen a la velocidad de corte para protegerse.
Consejos para una estimación realista
- Usa datos de viento medidos o de mapas a la altura de tu buje. Las velocidades medias de aeropuertos o apps del tiempo suelen medirse a 10 m y pueden ser menores que en una torre de 30 m.
- La altura importa más que el tamaño cerca de obstáculos. Los árboles y edificios generan turbulencia; una pauta habitual es colocar el rotor muy por encima de cualquier cosa en unos cientos de pies a la redonda.
- Consulta la curva de potencia del fabricante. Si está publicada, introduce valores para que tu curva coincida, o compara su cifra de energía anual con la misma velocidad media del viento.
- Ten en cuenta las pérdidas: el cableado, el inversor, la disponibilidad y la formación de hielo suelen restar otro 5–15% a la producción real.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la fórmula de la potencia de un aerogenerador?
P = ½ × ρ × A × v³ × Cp × η, donde ρ es la densidad del aire (unos 1.225 kg/m³ a nivel del mar), A es el área de barrido π × D² ÷ 4, v es la velocidad del viento en m/s, Cp es el coeficiente de potencia del rotor y η es la eficiencia del generador y del sistema eléctrico. El resultado está en vatios.
¿Cuánta potencia produce un aerogenerador?
Depende sobre todo del tamaño del rotor y de la velocidad del viento. Un rotor de 7 m con Cp 0.35 y un 90% de eficiencia genera unos 1.6 kW con un viento constante de 6 m/s a nivel del mar, y unos 7.4 kW a 10 m/s. Una turbina moderna de parque eólico con un rotor de 130 m produce varios megavatios a su velocidad nominal.
¿Qué es el límite de Betz?
El límite de Betz establece que ninguna turbina puede captar más de 16/27, alrededor del 59.3%, de la energía cinética del viento que atraviesa su rotor, porque el aire debe seguir moviéndose para salir del rotor. Las turbinas grandes reales alcanzan como mucho un Cp de aproximadamente 0.45 a 0.50; las turbinas pequeñas suelen estar entre 0.25 y 0.35.
¿Por qué importa tanto la velocidad del viento?
La potencia aumenta con el cubo de la velocidad del viento. Duplicar el viento de 5 a 10 m/s multiplica la potencia por ocho. Por eso la velocidad media del viento en el sitio y la altura del buje son los factores más importantes, y por eso un pequeño error en la estimación del viento provoca un gran error en la energía.
¿Cómo se estima la energía anual?
El viento no es constante, así que la calculadora supone la habitual distribución de Rayleigh (una distribución de Weibull con factor de forma 2) en torno a tu velocidad media del viento. Multiplica la potencia de la turbina a cada velocidad por la proporción de horas a esa velocidad y suma las 8,760 horas. Como la potencia sigue a v³, esto da más energía que un viento medio constante.
¿Cuál es un buen factor de planta para un aerogenerador?
El factor de planta es la producción media dividida entre la potencia nominal. Los parques eólicos terrestres modernos de EE. UU. suelen promediar aproximadamente entre el 30% y el 40%, mientras que las turbinas pequeñas en viviendas a menudo logran mucho menos, con frecuencia por debajo del 20%, por la menor altura del buje y el viento turbulento cerca de edificios y árboles.
¿Cómo afecta la altitud a la producción de un aerogenerador?
El aire menos denso transporta menos energía. La densidad del aire baja aproximadamente un 10% por cada 1,000 m de altitud, y el aire cálido es menos denso que el frío. La potencia es directamente proporcional a la densidad, así que una turbina a 1,500 m produce cerca de un 14% menos que la misma turbina a nivel del mar con el mismo viento.
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