Eólica

Histórico

• Primeiros a obterem proveito da energia eólica = Egito• por volta do ano de 2800 a.C. os egípcios começaram a utilizar

velas para mover barcos,• Posteriormente, se utilizaram do vento para trabalhos feitos

por animais e bombeamento de água.• Os persas começaram a usar a força do vento alguns séculos

antes de Cristo • Aproximadamente em 700 DC - desenvolvimento de

moinhos de vento verticais elevados (moer grãos).

• Acredita-se que os holandeses desenvolveram os primeiros moinhos de vento horizontal com pás .

• Durante a Idade Média, na Inglaterra, a água e o vento passaram a ser fonte primária de energia mecânica.

• Nesse mesmo período a Holanda já utilizava o vento para operações de moagem de grãos, bombeamento de água e operações com serragens.

• Ainda durante a Idade Média, houve uma evolução técnica nos equipamentos que faziam parte dos moinhos. (aerodinâmica).

Histórico

Bredevoort, Holanda; Pili na ilha de Kos, Grecia

La Mancha, Espanha;Moinho português

Histórico

• Tipo cavalete (Sec. XII – Europa)

Moinho de Daniel Halliday (EUA)

Brasil

Como se formam os ventos

• A camada da atmosfera terrestre mais próxima da superfície é a Troposfera ( 12 km de altura)

• A radiação solar aquece o ar com maior intensidade nas regiões próximas à linha do equador (ar menos denso) e com menor intensidade nos pólos (ar mais denso).

Brisa marítima

Brisa terrestre

Brisa do vale

Brisa da montanha

Tipos de rotores eólicos

Rotores de eixo vertical

Rotor Savonius• elevado torque• baixa velocidade

Rotor Darrieus

• baixo torque• alta velocidade• Não possui torque de partida.

Rotor Filipino• (Darrieus + 3 Savonius)• utilizado para bombeamento de água

Rotores de eixo horizontal

• Rotor multipá (18 pás)• Bomba de água• Elevado torque• Baixa velocidade

Rotor de eixo horizontal• 3 pás • Conectado a uma rede elétrica• P= 75 kW• baixo torque• alta velocidade

Outros Parâmetros

Tipos de Turbinas: Regulação potência

• – Passo fixo (“stall”)• – Passo variável (pitch”)

Posição Rotor face à Estrutura de suporte

• – Em frente à torre (“upwind”)• – Atrás da torre (“downwind”)

Tipos de torres:

• a)troços aço• b)betão• c)treliça• d)tubular espiada

Quanto ao número de pás:

• Monópteros;• Duas pás;• Três pás;• Multipás.

Quanto menor for o número de pás, mais rápido o rotor gira. A velocidade específica, desta forma, é função da solidez (relação entre a área total das pás e a área varrida por elas).

Quanto ao controle de potência:• Pela aerodinâmica em pá fixa (“stall control”);

• Pela aerodinâmica em pá móvel ( controle do passo = “pitch control”);

Quanto à operação:• Velocidade constante;• Velocidade variável.

• Off-shore

• On-shore

A ENERGIA NOS VENTOS

• Para uma área circular de diâmetro D:

Coeficiente de Betz

Curva do Coeficiente de potência

O coeficiente de potência é definido por:

INTRODUÇÃO A AERODINÂMICA DOS AEROGERADORES

Ângulo de ataque

Sustentação: força produzida pelo movimento de um aerofólio pelo ar em movimento

•superfície inferior = pressão maior •superfície superior = pressão menor. •diferença de pressão por sua forma e da deflexão do ar.

Arrasto:força de resistência ao movimento . A forma do objeto aumenta a força de arrasto. •melhor aerodinâmica = menor força de arrasto.

velocidade do vento Up

Velocidade tangencial da pá Ut

plano de rotação da pá

linha de corda Velocidade relativa

ângulo do escoamento φ = α + β

VETOR FORÇA F

•Arrasto (D), atuando na mesma direção da velocidade relativa•Sustentação(L), perpendicular a velocidade relativa .

Decomposição de F na direção do plano de rotação (N)- componente que contribui para o movimento da pá

Decomposição de F na direção perpendicular ao plano de rotação

(T) - componente que contribui para o binário motor T

Força de sustentação (Lift)• Coeficiente de Sustentação

Força de arrasto (Drag)• Coeficiente de Arrasto

Para um determinado perfil, o descolamento do CL depende do Número de Reynolds e do Ângulo de ataque

Ângulo de Stall

Pequeno alfa

Grande α (descolamento da camada limite)

•A força de arrasto dobra se dobrar a densidade do fluido ou a área do corpo que entra em contato com o fluido. •Se a velocidade do corpo dobra , a força de arrasto é multiplicada por quatro.

Controle ativo de potencia - PITCH

Curva de potência

TURBINAS EÓLICAS

O FUTURO