Limite de Betz


Compreender o limite de Betz e como influencia as turbinas eólicas

Albert Betz foi um físico alemão que em 1919 concluiu que nenhuma turbina eólica pode converter mais do que 16/27 (59.3%) da energia cinética do vento em energia mecânica no rotor. Até aos dias de hoje isto é conhecido pelo limite de Betz ou a lei de Betz. Este limite nada tem a ver com ineficiências no gerador mas sim na própria natureza das turbinas eólicas.

Os aerogeradores extraem energia ao travar o vento. Para um aerogerador ser 100% eficiente precisaria provocar uma paragem total na massa de ar em deslocação - mas nesse caso em vez de pás seria necessário uma massa sólida cobrindo 100% da área de passagem e o rotor não rodaria e não converteria a energia cinética em mecânica. No outro extremo se tivéssemos uma turbina com apenas uma pá a maior parte do vento passaria "falhando" essa pá e mantendo toda a energia cinética.

Entre estes dois extremos existe um pico ou ponto máximo de rendimento que é o limite de Betz.

Limite de Betz

Eficiência real dos aerogeradores actuais

O máximo teórico que qualquer design de um aerogerador pode extrair é de 0.59 (i.e. não mais do que 59% da energia do vento pode ser extraída por um gerador eólico). Mas quando se juntam mais alguns requisitos de engenharia - principalmente força e durabilidade - os valores reais atingidos estão bastante abaixo do limite de Betz com valores entre os 0.35 - 0.45 a serem usados mesmo entre os mais bem desenhados aerogeradores. Se a isto juntarmos outras ineficiências de todo o sistema de um gerador eólico - o aerogerador, transmissão, inversor etc... - só cerca de 10-30% da energia eólica é convertida em energia eléctrica que se possa usar.