A Importância da construção de torres de geração eólica no Brasil
Por: dimizinho • 30/1/2018 • Trabalho acadêmico • 3.548 Palavras (15 Páginas) • 231 Visualizações
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TORRES DE GERAÇÃO EÓLICA:
Estudo Técnico e o Cenário na Matriz Energética Brasileira
Ícaro Dimitre Santos Assunção de Sousa
icarodimtre@hotmail.com
Orientador: Professor Msc Frederico Cesário
frederico.cesario@hotmail.com
RESUMO
A importância da construção de torres de geração eólica no Brasil está sendo uma prática comum nos últimos dez anos. Em virtude da viabilidade de ventos em regiões brasileiras é necessária cada vez mais a demanda de parques eólicos para suprir a necessidade de energia elétrica. Inicialmente é explanado a arquitetura de uma torre eólica, caracterizando todos os componentes de um gerador eólico. É apresentado o histórico das matrizes eólicas , bem como o potencial de energia eólica consumido nos últimos anos, além de mostrar uma projeção de energia a ser consumida.
Palavras chaves: torres de geração eólica, gerador eólico, parques eólicos.
ABSTRACT
The importance of the construction of wind power towers in Brazil has been a common practice in the last ten years. Due to the viability of winds in Brazilian regions, the demand for wind farms is increasingly needed to supply the need for electricity. Initially the architecture of a wind tower is explained, characterizing all the components of a wind generator. It presents the history of the wind power plants, as well as the potential of wind energy consumed in the last years, besides showing a projection of energy to be consumed.
Keywords: wind power towers, wind generator, wind farms.
1. INTRODUÇÃO
A transformação da energia do vento em energia útil, tal como na utilização de aerogeradores para produzir eletricidade, moinhos de vento para produzir energia mecânica ou velas para impulsionar veleiros. A energia eólica, enquanto alternativa aos combustíveis fósseis, é renovável, está permanentemente disponível, pode ser produzida em qualquer região, é limpa, não produz gases de efeito de estufa durante a produção e requer menos terreno. (wikipedia)
Como na maioria das regiões do mundo os primeiros relatos do uso da energia “armazenada” nos ventos foram em moinhos de vento para ajudar em atividades do setor primário. Existem relatos do uso de moinhos desde o final do século XIX para o bombeamento de água em sistemas de pequeno porte. Durante as décadas de 1970 e 1980 vários projetos de pesquisa para desenvolvimento de protótipos de turbinas eólicas foram executados no Brasil, mas só na década de 90 que foi instalada a primeira turbina eólica de relevância no país (Marques, 2004).
2. TURBINAS DE GERAÇÃO EÓLICAS: CONCEITOS E TECNOLOGIAS
Analisando os conceitos de turbinas de geração eólica, o seu estudo é definido através dos conceitos físicos para a aplicação da geração de energia, o mecanismo de controle de potência de uma turbina, e as regiões de operação quando relaciona-se a potência de uma turbina com a velocidade do vento, bem como a descrição dos componentes de um gerador eólico.
2.1 Bases Físicas
As turbinas eólicas possuem a capacidade de transformar a energia cinética do deslocamento de uma colunar de ar, na forma de vento, em movimento mecânico circular, que pode ser aplicado a um gerador para obtenção de energia elétrica. Essa energia proveniente dos ventos pode ser calculada a partir das seguintes fórmulas matemáticas:
[pic 3] |
Onde:
= Energia cinética [J];[pic 4]
= Massa do ar [Kg];[pic 5]
= Velocidade do vento [m/s].[pic 6]
Como a classificação da turbina é dada pela sua potência, logo:
[pic 7] |
Onde:
= Potência disponível no vento [w];[pic 8]
= Tempo [t];[pic 9]
= Taxa de variação da massa [m/t].[pic 10]
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Figura 1-Variação de massa através de uma área (Marques, 2004)
A equação que define uma massa de ar que atravessa uma área em um intervalo de tempo, como mostra a Figura 1, é dado por:
[pic 12] | ( 0 ) |
Onde:
= Densidade do ar;[pic 13]
= Área de varredura.[pic 14]
Substituindo ( 3 ) em ( 2 ), obtemos a equação da potência que o vento pode fornecer:
[pic 15] | ( 0 ) |
“A potência do vento é convertida em potência mecânica no rotor da turbina pela redução da velocidade do vento. Entretanto, a turbina eólica não pode extrair completamente a potência disponível no vento. Pois, isso significa que a velocidade do vento, atrás da área de varredura (A), deveria ser igual a zero, ou seja, Figura 2. Por outro lado, se a velocidade do vento, atrás da área de varredura, for a mesma velocidade da frente da área de varredura não houve redução da velocidade do vento e, consequentemente, a potência extraída pela turbina do vento é igual a zero” (Marques, 2004).[pic 16]
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Figura 2 Variação da velocidade do vento através do rotor da turbina. (Marques, 2004)
Sendo assim podemos concluir que existe um ponto de máxima transferência de energia do vento para a turbina. Betz e Glauert encontraram em 1926 a equação que determina a máxima transferência de energia para uma turbina eólica pode extrair do vento.
[pic 18] | ( 0 ) |
Onde:
= Coeficiente de potência.[pic 19]
A velocidade angular da turbina é inversamente proporcional a seu raio para a mesma eficiência e pode ser calculada por:
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