Conversão: Lei de Belz

Quanto maior for a energia cinética extraída do vento pelo aerogerador, maior será a travagem que sofrerá o vento que deixa o aerogerador pelo lado esquerdo do desenho. Se teoricamente fosse possível extrair toda a energia do vento, o ar sairia com velocidade nula, ou melhor, o ar não poderia abandonar a turbina. Nesse caso não seria possível extrair nenhuma energia, uma vez que também não entraria ar no rotor do aerogerador. No outro caso extremo, consideramos o ar a passar pelo tubo de vento sem nenhum impedimento, também não será possível extrair energia do vento.

Entre estes dois extremos existe um valor para o qual e mais eficiente a conversão da energia do vento em energia mecânica : um aerogerador ira travar até cerca de 2/3 da sua velocidade inicial. Este valor obtêm-se da formulação de 1919, realizada pelo físico Albert Betz, e conhecida como Lei de Betz.

A Lei de Betz diz que só se pode converter menos de 16/27 (59%) da energia cinética em energia mecânica ao utilizar um aerogerador.

Já foi referido que a potência varia com o cubo da velocidade do vento, e proporcionalmente com a densidade do ar. A maior parte da energia eólica está localizada acima da velocidade média do vento de projecto.Para a produção de energia eléctrica em grande escala só locais com valores de velocidades média anuais superiores a 6 m/seg são interessantes, abaixo deste valor já não existe viabilidade para este tipo de aplicações.

De facto a velocidade à qual os aerogeradores começam a rodar situa-se nos 3-5 m/s (velocidade de ligação), no entanto abaixo de 5 m/s a quantidade de energia no vento é muito baixa, e a turbina apenas começa a funcionar por volta dos 5 m/s.

Os valores ideias de aproveitamento andam a volta do 9-10 m/seg, no entanto as turbinas podem ser desenhadas para uma eficiência máxima dependendo da zona de velocidade de vento onde esteja a maior parte da energia.

O valor limite estrutural para as turbinas anda a volta do 25 m/seg (velocidade de corte). A estas velocidades as turbinas tem de ser capazes de dissipar a energia em excesso.