Limita Betz
Fracțiunea maximă teoretică din energia cinetică a vântului pe care o poate extrage un rotor deschis: 16/27, adică circa 59,3%.
Dedusă de Albert Betz în 1919 (și, independent, de Lanchester și Jukovski), limita rezultă din teoria unidimensională a impulsului aplicată unui disc activ ideal. Dacă rotorul ar opri complet aerul, ar bloca curgerea; dacă nu l-ar încetini deloc, nu ar extrage nimic. Valoarea cea mai bună se află între cele două: în spatele rotorului vântul încetinește la o treime din viteza curentului liber, iar în planul rotorului viteza este de două treimi.
Aici ρ este densitatea aerului (circa 1,225 kg/m³ la nivelul mării, la 15°C), A este aria baleiată, iar v viteza vântului. Cp este coeficientul de putere.
Turbinele reale rămân sub limită din cauza pierderilor la vârful palelor, a rotației siajului, a rezistenței profilului și a numărului finit de pale. Rotoarele moderne cu trei pale ating un Cp aerodinamic de circa 0,48–0,52 la rapiditatea de proiectare; după pierderile din multiplicator, generator și convertor, Cp electric este de regulă 0,42–0,47.
Limita Betz se aplică rotoarelor deschise (fără carenaj) aflate în curent liber. Turbinele carenate sau cu concentrator pot depăși 59% raportat la aria rotorului, dar nu și raportat la toată aria de ieșire a carenajului, așa că nu s-au dovedit rentabile. Limite similare există și pentru turbinele mareomotrice de curent, unde blocajul din canalele înguste poate ridica plafonul efectiv.
Termeni înrudiți
Toți termenii →- Curba de putere
Relația dintre viteza vântului la înălțimea butucului și puterea electrică a unei turbine, folosită împreună cu distribuția vitezelor vântului pentru a estima producția anuală de energie.
- Aria baleiată a rotorului
Aria cercului descris de palele aflate în rotație; puterea unei turbine eoliene e direct proporțională cu ea, iar ea crește cu pătratul diametrului rotorului.
- Raportul vitezei în vârful palei (TSR)
Raportul dintre viteza liniară a vârfului palei și viteza vântului neperturbat; turbinele mari cu trei pale sunt proiectate pentru valori de circa 7–10.
- Densitatea de putere a vântului
Puterea medie disponibilă în vânt pe metru pătrat de suprafață perpendiculară pe curgere, în W/m², măsura standard a calității resursei eoliene.
- Energia curenților de maree
Electricitate produsă de turbine subacvatice amplasate în curenți de maree rapizi, asemănătoare turbinelor eoliene, dar puse în mișcare de apă de circa 800 de ori mai densă decât aerul.