Trocar o riacho pelo vento deixa o projeto universal. O preço é que o vento é caprichoso: metade da velocidade dá um oitavo da potência.
Dois jeitos de colher vento
- Eixo horizontal (o cata-vento das usinas) — o mais eficiente, mas precisa de cauda ou motor pra virar de frente pro vento e de freio pra tempestade. Automação: anemômetro, sensor de direção e motor de passo comandados por CLP.
- Eixo vertical (Savonius, que parece um barril cortado; Darrieus, que parece batedor de bolo) — pega vento de qualquer direção, é silencioso e fácil de construir com cano de PVC ou tambor. Rende menos.
Quanto o vento entrega
ρ ≈ 1,2 kg/m³ é a densidade do ar; A, a área varrida pelas pás; v, a velocidade do vento; Cp, quanto da energia do vento a turbina consegue pegar. Nenhuma passa de 59 % (limite de Betz); uma Savonius caseira fica perto de 15 %, uma horizontal pequena perto de 35 %.
O cubo da velocidade
arrasta o vento, a área das pás e o aproveitamento · 0,15 é Savonius, 0,35 é horizontal pequena
cálculo completo · uma Savonius de 1 m² com vento de 5 m/s
- O que eu quero saber
A potência de uma turbina vertical caseira e a energia se o vento soprasse assim o dia inteiro.
- O que eu já sei
- P = ½ · ρ · A · v³ · Cp
- ρ = 1,2 kg/m³ · A = 1 m²
- v = 5 m/s · Cp = 0,15
- Passo 1 · o cubo
5³ = 5 · 5 · 5 = 125
- Passo 2 · a potência do vento
½ · 1,2 · 1 · 125 = 75 W passando pela área
- Passo 3 · o que a turbina pega
75 · 0,15 = 11,25 W
- Passo 4 · 24 horas sem parar
11,25 W · 24 h = 270 Wh
uns 11 W — 270 Wh num dia de vento constante, perto de 4 % de uma casa de 7 kWh
Confere: com vento de 10 m/s o cubo dá 1 000, oito vezes 125: 90 W ✓ · uma horizontal de 3 m de diâmetro (7,07 m²) com Cp 0,35 a 5 m/s dá 186 W
Toda casa tem vento, então o vento resolve a casa — e ele sopra mais forte justo quando o sol some.
Toda casa tem algum vento, mas o que manda é a média no local, e ela entra ao cubo: vento de 3 m/s, comum em cidade, entrega um oitavo do que 6 m/s. Antes de construir, se mede o vento no lugar por semanas com anemômetro. E vento forte à noite acontece em muitos lugares, não em todos — por isso ele é complemento do solar, não substituto.
Outras formas de gerar
| fonte | como gera | quando serve | a conta honesta |
|---|---|---|---|
| Termoelétrica (pastilha Peltier) | diferença de temperatura vira tensão — o efeito Seebeck | fogão a lenha, lareira, escape | rende poucos %; bom pra LED e sensor |
| Motor Stirling | ar preso expande no lado quente e contrai no frio, girando o eixo | sol concentrado, biogás, caldeira | silencioso e bom rendimento; mecânica de precisão |
| Hidrogênio | sobra de energia faz eletrólise; à noite a célula de combustível devolve | guardar energia por dias | ida e volta devolve uns 30 a 40 % |
| Piezoelétrica | cristal apertado dá pulso elétrico | piso que se pisa, sensor sem pilha | miliwatts: alarme sim, casa não |
- a potência de uma turbina de 2 m² com vento de 6 m/s e Cp 0,3
- se o vento cai de 8 para 4 m/s, a potência cai quantas vezes?
- quanto do vento uma turbina perfeita conseguiria pegar?
- pra que serve um anemômetro antes de comprar a turbina?
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½ · 1,2 · 2 · 216 · 0,3 = 77,8 W · 8 vezes (2³) · 59 % (limite de Betz) · medir a média do vento no lugar, que entra ao cubo na contaVento: P = ½ · ρ · A · v³ · Cp. O cubo manda — mede o vento antes de construir. Vento é complemento do sol, e as outras formas servem onde já existe calor, pressão ou sobra de energia.