Num determinado local, o número de horas em que a velocidade do vento varia entre 9,5 e
é igual a 320 horas. Estime a energia anual produzida pela turbina referida quando instalada nesse local (Expresse o resultado em kWh.).
Passo 1
Vamos entender o que a questão está nos pedindo. Temos uma turbina eólica instalada em um local onde a velocidade do vento varia entre 9,5 e 10,5 metros por segundo durante 320 horas ao longo do ano. Queremos estimar a energia anual que essa turbina pode produzir, expressa em quilowatt-hora (kWh). Para resolver isso, vamos precisar entender como a velocidade do vento influencia a produção de energia e usar fórmulas que relacionam essas variáveis.
Passo 2
Primeiro, precisamos saber como a velocidade do vento afeta a energia que uma turbina pode gerar. A energia disponível no vento é proporcional ao cubo da velocidade do vento, ou seja:
Isso significa que pequenos aumentos na velocidade do vento resultam em grandes aumentos na energia gerada.
Passo 3
Para calcular a energia, usamos a fórmula:
Onde:
-
é a energia produzida, -
é a densidade do ar (aproximadamente 1,225 kg/m³), -
é a área varrida pelas pás da turbina, -
é a velocidade do vento, -
é o tempo, -
é a eficiência da turbina.
Passo 4
Como não temos a área das pás (
) e a eficiência (
) da turbina, vamos simplificar a questão assumindo que a turbina tem uma potência nominal (
) que opera de forma ideal dentro da faixa de velocidade dada. A energia pode então ser calculada como:
Passo 5
Vamos considerar uma turbina típica com potência nominal de 2 MW (2000 kW). O tempo (
) é de 320 horas.
Passo 6
Calculando a energia:
Resposta
A energia anual produzida pela turbina é de 640.000 kWh.