Energia eolica

Energia eolica

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Sob todas as condições de vento, o fluxo em torno dos perfis da pá do rotor é bem aderente à superfície (veja Figura 4.8), produzindo, portanto, sustentação aerodinâmica a pequenas forças de arrasto.

Turbinas com controle de passo são mais sofisticadas do que as de passo fixo, controladas por estol porque estas necessitam de um sistema de variação de passo. Por outro lado, elas possuem certas vantagens:

• permitem controle de potência ativo sob todas as condições de vento, também sob potências parciais;

• alcançam a potência nominal mesmo sob condições de baixa massa específica do ar (grandes altitudes dos sítios, altas temperaturas);

• maior produção de energia sob as mesmas condições (sem diminuição da eficiência na adaptação ao estol da pá);

• partida simples do rotor pela mudança do passo;

• fortes freios desnecessários para paradas de emergência do rotor;

• cargas das pás do rotor decrescentes com ventos aumentando acima da potência nominal;

• posição de embandeiramento das pás do rotor para cargas pequenas em ventos extremos;

• massas das pás do rotor menores levam a massas menores dos aerogeradores.

Na Alemanha cerca de 50% de todos os aerogeradores instalados são do tipo controle de passo porque dois dos maiores fabricantes preferem este tipo de controle de aerogeradores. Na nova geração de turbinas da classe de megawatt, muitos fabricantes mudaram para sistemas de controle de passo.

Figura 4.8 – Fluxo aderente ao perfil. [4]

4.14) Controle Estol

O controle estol é um sistema passivo que reage à velocidade do vento. As pás do rotor são fixas em seu ângulo de passo e não podem girar em torno de seu eixo longitudinal. O ângulo de passo é escolhido de forma que, para velocidades de vento superiores a velocidade nominal, o escoamento em torno do perfil da pá do rotor descola da superfície da pá (estol), reduzindo as forças de sustentação e aumentando as forças de arrasto. Sob todas as condições de ventos, superiores à velocidade nominal, o escoamento em torno dos perfis das pás do rotor é, pelo menos parcialmente, descolado da superfície produzindo menores forças de sustentação e elevadas forças de arrasto. Menores sustentações e maiores arrastos atuam contra um aumento da potência do rotor. Para evitar que o efeito estol ocorra em todas as posições radiais das pás ao mesmo tempo, o que reduziria significativamente a potência do rotor, as pás possuem uma pequena torção longitudinal que as levam a um suave desenvolvimento deste efeito. [14]

Sob todas as condições de ventos superiores à velocidade nominal o fluxo em torno dos perfis das pás do rotor é, pelo menos, parcialmente descolado da superfície (veja Figura 4.9), produzindo, portanto sustentações menores e forças de arrasto muito mais elevadas.

elas não necessitam de um sistema de mudança de passoOs aerogeradores com controle

Turbinas com controle estol são mais simples do que as de controle de passo porque estol, em comparação com os aerogeradores com controle de passo possuem, em princípio, as seguintes vantagens:

• inexistência de sistema de controle de passo; • estrutura de cubo do rotor simples;

Figura 4.9 – Fluxo separado (estol) em volta do perfil. [4]

• menor manutenção devido a um número menor de peças móveis; • auto-confiabilidade do controle de potência.

Em termos mundiais, o conceito de controle através de estol domina. A maioria dos fabricantes utiliza esta possibilidade simples de controle de potência, que sempre necessita de uma velocidade constante do rotor, geralmente dada pelo gerador de indução diretamente acoplado à rede.

Mais recentemente surgiu uma concepção que mistura os mecanismos de controle por estol e de passo (denominada “estol ativo”). Neste caso, o passo da pá do rotor gira na direção do estol e não na direção da posição de embandeiramento (menor sustentação), como é feito em sistemas de passo normais. As vantagens deste sistema são:

• possibilidade de controle da potência sob condições de potência parcial

• necessidade de reduzidas mudanças no ângulo do passo; (baixas velocidades de vento);

• a posição de embandeiramento das pás do rotor para cargas pequenas em situação de altas velocidades de vento.

5) Meio Ambiente

5.1) Recursos Energéticos e Meio Ambiente

Recursos energéticos são de importância vital para o ser humano. Cientistas calculam que o Sol envia para a Terra energia equivalente a cerca de 10 mil vezes o consumo mundial de energia bruta. Todas as fontes renováveis de energia, exceto a geotérmica (atividade vulcânica), derivam da energia solar.

Os recursos energéticos são divididos em fontes primárias e secundárias. As primárias, supridas pela natureza, são subdivididas em duas categorias: renováveis e não renováveis.

Dentre as renováveis, encontram-se, além do Sol, as originadas de hidroelétricas, biomassa, ventos (eólica), marés, etc. Petróleo, carvão mineral e gás natural são fontes consideradas não renováveis, ou fósseis.

As fontes de energia secundárias são as que chegam até o usuário final, como eletricidade, gasolina, álcool, etc. Desta forma, uma mesma fonte de energia secundária pode ser obtida de modo renovável ou não renovável (fóssil).

A diferença entre a renovável e a fóssil é que a renovável significa sempre e a fóssil nunca mais.

5.2) Impactos Socioambientais

A geração de energia elétrica por meio de turbinas eólicas constitui uma alternativa para diversos níveis de demanda, sendo considerada a energia mais limpa do planeta, disponível em diversos lugares e em diferentes intensidades, uma boa alternativa às energias não-renováveis. As pequenas centrais podem suprir pequenas localidades distantes da rede, contribuindo para o processo de universalização do atendimento. Quanto às centrais de grande porte, estas têm potencial para atender uma significativa parcela do Sistema Interligado Nacional (SIN) com importantes ganhos: contribuindo para a redução da emissão, pelas usinas térmicas, de poluentes atmosféricos; diminuindo a necessidade da construção de grandes reservatórios.

Apesar de não queimarem combustíveis fósseis e não emitirem poluentes, centrais eólicas não são totalmente desprovidas de impactos ambientais. Entre os principais impactos socioambientais negativos das usinas eólicas destacam-se os sonoros e os visuais. Os impactos sonoros são devidos ao ruído dos rotores e variam de acordo com as especificações dos equipamentos. As turbinas de múltiplas pás conforme mostrado na figura 5.1, são menos eficientes e mais barulhentas que os aerogeradores de hélices de alta velocidade, mostrados na figura 5.2.

A fim de evitar transtornos à população vizinha, o nível de ruído das turbinas deve atender às normas e padrões estabelecidos pela legislação vigente. Os impactos visuais são decorrentes do agrupamento de torres e aerogeradores, principalmente no caso de centrais eólicas com um número considerável de turbinas, também conhecidas como fazendas eólicas, como pode ser visto na figura 5.3.

Figura 5.2 - Aerogerador de hélice de alta velocidade. [6]

Figura 5.1 – Aerogerador de múltiplas pás. [6]

Figura 5.3 - Impacto visual de uma Estação Eólica nos montes Tehachapi, na Califórnia. [8]

Os impactos variam muito de acordo com o local das instalações, o arranjo das torres e as especificações das turbinas. Outra forma de central eólica pode ser visto na figura 5.4, onde os aerogeradores estão agrupados sobre a água, amenizando assim a poluição visual. [3]

Apesar de efeitos negativos, como alterações na paisagem natural, esses

Figura 5.4 – Agrupamento de aerogeradores sobre água. [1] impactos tendem a atrair turistas, gerando renda, emprego, arrecadações e promovendo o desenvolvimento regional. Outro impacto negativo das centrais eólicas é a possibilidade de interferências eletromagnéticas, que podem causar perturbações nos sistemas de comunicação e transmissão de dados (rádio, televisão etc.). Essas interferências variam muito, segundo o local de instalação da usina e suas especificações técnicas, particularmente o material utilizado na fabricação das pás. Também a possível interferência nas rotas de aves deve ser devidamente considerada nos estudos e relatórios de impactos ambientais (EIA/RIMA).

7) Aerogerador com rotor Savonius

6.1) Origens do rotor Savonius

O aerogerador com rotor do tipo Savonius, ou rotor “S” como é mundialmente conhecido, foi inventado em 1922 e recebeu esse nome pelo seu criador o finlandês S J Savonius. Pode-se dizer que esse tipo de rotor é um dos mais simples e o principal foco de sua instalação é a economia financeira adquirida por seu comprador. [15]

No início da década de trinta, os aerogeradores Savonius ganharam bastante mercado nas zonas rurais, onde se obtêm suas melhores aplicações, com os moinhos de vento de fazenda que já existiam anteriormente e até então eram boas fontes de energia da época. Nesse período as construções eram extremamente robustas e a falta de

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