Calcule a potência máxima teórica que seria possível extrair pela turbina eólica referida para uma velocidade do vento de
.
Passo 1
Vamos resolver o exercício que pede para calcular a potência máxima teórica que uma turbina eólica pode extrair do vento com uma velocidade de
. Vamos usar conceitos de energia e potência no contexto da energia eólica. Para isso, precisaremos conhecer a densidade do ar, a área varrida pelas pás da turbina e a velocidade do vento.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender a fórmula básica para calcular a potência disponível no vento. A potência
contida no vento que passa por uma área
é dada por:
onde:
-
é a densidade do ar (aproximadamente ao nível do mar), -
é a área varrida pelas pás da turbina, -
é a velocidade do vento.
Passo 3
No entanto, nem toda essa potência pode ser convertida em energia útil pela turbina. Segundo o Limite de Betz, a potência máxima teórica que uma turbina pode extrair do vento é cerca de
da potência disponível. Portanto, a potência máxima teórica
é:
Passo 4
Agora, substituímos os valores conhecidos na fórmula. Sabemos que:
-
, -
.
Assim, a potência máxima teórica fica:
Passo 5
Simplificando os cálculos:
Resposta
A potência máxima teórica que a turbina eólica pode extrair do vento a uma velocidade de
é aproximadamente
, onde
é a área varrida pelas pás da turbina em metros quadrados.