¿Es posible generar energía eólica a partir del ‘viento’ generado por un ventilador de techo, utilizando molinos de viento pequeños, portátiles y livianos?

Resumen: No. Usted desperdiciará la mayor parte de la electricidad, destruirá la efectividad del ventilador de techo para enfriar la habitación y es poco probable que genere suficiente electricidad para encender una bombilla LED tenue.

La potencia del viento se basa en el cubo de la velocidad del viento. Eso significa que una brisa de 2 metros por segundo tiene menos de un tercio de la energía de una brisa de tres metros por segundo.

La turbina eólica Bergey Excel 10 ni siquiera se molesta en comenzar a girar, velocidad de corte, hasta que el viento alcanza los 2.2 metros por segundo. Y como puede ver en esta curva de potencia certificada, no comienza a generar el 80% de su potencia nominal hasta unos 10,5 metros por segundo. Eso significa que el Bergey solo está comenzando a avanzar cuando hay aproximadamente 109 veces más energía en el viento que cuando comienza a girar.

Página en bergey.com

Los factores de conversión para metros por segundo, el estándar en la industria eólica, son multiplicar por 3.6 para obtener kph y 2.4 para obtener mph, por cierto.

Pero, ¿qué tiene esto que ver con los ventiladores de techo? Bueno, mire este diagrama de las velocidades del aire generadas por los ventiladores de techo. Ni siquiera alcanzan la velocidad de corte de un pequeño generador eólico. Suponiendo que la mediana es de 1.5 metros por segundo, hay aproximadamente 343 veces más energía en el 80% para la generación de Bergey que en la velocidad del aire de un ventilador de techo.

Página en inive.org

Pero, por supuesto, si no se obtuviera la energía que valga la pena obtener del suave tiro de un ventilador de techo, eso sería una cosa. Pero también sería completamente un desperdicio tratar de capturarlo.

Girar un ventilador de techo requiere electricidad. Esa electricidad se convierte en energía de rotación mediante un motor eléctrico bastante ineficiente. Esta referencia muestra una eficiencia del 20% para un motor de 70 vatios utilizado en ventiladores de techo, lo que significa que aproximadamente el 80% de la electricidad se desperdicia antes de mover el aire.
Página en mqitechnology.com

En realidad, hay un poco más de desperdicio debido a la física del flujo laminar, pero supongamos que el 20% de la electricidad se convierte en aire en movimiento. Bastante malo, ¿eh?

Sin embargo, la Ley de Betz nos dice que la máxima eficiencia posible para un dispositivo de generación eólica es 59.3%. Y la realidad empírica nos dice que las turbinas eólicas más eficientes en producción funcionan con 75% a 80% de Betz, o un máximo de 47.44%.
La ley de Betz

Entonces hagamos los cálculos. 100 unidades de energía van al ventilador. 20 unidades de energía salen del ventilador. La turbina eólica podría capturar un máximo de 9,49 unidades de energía, si la turbina tuviera el mismo diámetro que el ventilador y justo debajo de ella. Hay una pequeña carga parasitaria para que funcione la turbina, pero supongamos que está bien.

Lo que podemos ver es que al hacer funcionar una turbina eólica desde un ventilador de techo, podemos recuperar un máximo de aproximadamente el 9,5% de la energía que le ponemos. Y eso es si reducimos masivamente la efectividad del ventilador de techo para enfriarnos, eliminando su función principal.

Pasando a la electricidad real por un minuto, es decir, de los 70 vatios que ponemos en el ventilador de techo, obtendríamos un máximo absoluto de 6.6 vatios. Eso es suficiente para alimentar uno de estos, una bombilla LED de seis vatios que es aproximadamente el equivalente a una bombilla incandescente de 40 vatios moderadamente tenue.

Y para ser claros, el 9.5% es una estimación muy generosa de la cantidad de energía que realmente obtendríamos. En realidad, destruiríamos la efectividad del ventilador de techo y aún no obtendríamos suficiente energía de nuestros 70 vatios para alimentar la bombilla LED de 6 vatios.

Entonces, no, no podemos poner una turbina eólica debajo de un ventilador de techo y obtener energía útil de ella. Hay un enorme desperdicio en cada paso. Es más efectivo comprar un ventilador de techo más eficiente y una bombilla LED que enchufes a la pared. Tendrás una habitación fresca que está moderadamente iluminada por el mismo precio de la electricidad.

Es posible, pero no tiene sentido, ya que terminaría con una pérdida de energía debido al principio de Conservación de la energía . Esta no es una explicación muy técnica, estoy tratando de mantenerlo muy simple.

Imagine que tiene una cantidad inicial de energía eléctrica, suficiente para hacer girar el ventilador de techo durante un tiempo determinado. Esto se transforma en el movimiento giratorio del ventilador, pero el proceso no tiene una eficiencia del 100%, sino menos. Por lo tanto, la energía se pierde en la conversión.

Luego, la energía del ventilador giratorio se convierte en energía cinética de la masa de aire en movimiento, es decir, “viento”, y la masa de aire se mueve desde el ventilador hacia el molino de viento y nuevamente se pierde parte de la energía.

Luego, su molino de viento convertirá un porcentaje de la energía cinética de la masa de aire en movimiento en rotación de los álabes de la turbina, pero una parte de la energía se perderá nuevamente.

Luego, la energía en la rotación de las cuchillas se convierte de nuevo en electricidad a través de un generador, pero se pierde algo de energía en la conversión nuevamente.

Las fuentes de pérdida pueden ser la energía convertida en calor, disipación, fricción, eficiencia aerodinámica del rotor, etc. El punto es que en conjunto comienzas con energía eléctrica y terminas con energía eléctrica, pero en el proceso perdiste mucho de eso. Esta es una consecuencia directa del principio de conservación de la energía: la energía de salida del proceso no puede ser más que la energía de entrada. Eso realmente resultaría en movimiento perpetuo, “perpetuum mobile” y energía infinita.

Claro que sería posible. Básicamente, cualquier turbina eólica o similar podrá generar electricidad siempre que haya un flujo de aire lo suficientemente alto. Algo así podría funcionar con una escala más pequeña mucho mejor que las turbinas eólicas tradicionales: Humdinger Wind Energy o google para cinturones de viento. Si mal no recuerdo, también hay versiones de laboratorio disponibles.

Sin embargo, la velocidad del viento para turbinas eólicas normales es crucial y, por lo general, la velocidad del viento del ventilador de techo es muy pequeña. Aquí está la fórmula que usa para calcular la energía disponible del viento: P = ½ρAV³ y, como puede ver, la V o la velocidad tiene una tercera potencia, lo que significa que la velocidad tiene un efecto enorme.

Sin embargo, no es factible para nada más que jugar. Ya está desperdiciando al menos un 10-30% de energía al hacer funcionar el ventilador de techo y las turbinas eólicas, etc., puede tener una eficiencia máxima de 30-40% para cualquier carga de viento. Básicamente, si construyes un sistema que captura la energía del ventilador de techo, terminarías con un sistema que solo recupera el 20-30% de la energía original.

La cantidad de trabajo mecánico útil que puede derivarse del aire movido por los ventiladores de techo es minúscula. En primer lugar, nunca puede ser tanto como la energía requerida para encender el ventilador de techo.

La idea de generar electricidad a partir del viento de un ventilador de techo es totalmente poco práctica y se basa en una violación de la primera ley de la termodinámica. Uno no puede hacer energía adicional de la nada.