Energia Eólica: Variáveis no processo de transformação de energia e obtenção de potência
Energia eólica: Variáveis no processo de transformação de energia e
rendimento de potência
Andréia Amorim Vilanova Santos, Ely Nohaity Mota de Matos,
Guilherme Barbosa Louzada, Seiti Washiya Franzotti, Ricardo Martins dos Santos
Professor: Marcelo Bussotti Reyes, CMCC
Santo André
Resumo
A geração de energia eólica possui grande potencial de desenvolvimento no
território brasileiro. Tendo isso em vista, este trabalho teve como objetivo
mensurar alguns fatores que influenciam na potência obtida por meio deste tipo
de energia. Os fatores analisados foram a quantidade de pás do rotor, o ângulo
formado entre as pás e o eixo do rotor e a distância da turbina em relação à fonte
geradora de vento. As maiores potências obtidas foram as com menor angulação
e mais próximas da fonte de vento.
INTRODUÇÃO
Denomina-se energia eólica a energia
cinética contida nas massas de ar em
movimento (vento). Seu aproveitamento
ocorre por meio da energia cinética de
translação em energia cinética de rotação,
com o emprego de turbinas eólicas,
também denominadas aerogeradores, para
geração de eletricidade. [1]
Os primeiros registros de uso de energia
eólica foram na Pérsia, por volta de 200
a.C. Esse tipo de energia foi muito utilizada,
principalmente na Europa, e o declínio de
sua utilização deu-se após a Revolução
Industrial no século XIX. Em tese, a energia
eólica é uma manifestação proveniente da
energia solar, já que os ventos são
causados pelo aquecimento diferenciado da
atmosfera. A transformação da energia
mecânica de rotação em energia elétrica
dá-se através de equipamentos de
conversão
eletromecânica.
Nesse
experimento utilizamos um dínamo de
bicicleta que transforma a energia, de
acordo com a Lei de Faraday, pela variação
do fluxo magnético que atravessa as
espiras dentro do dínamo induzindo uma
força eletromotriz nos terminais das
mesmas. [2]
OBJETIVO
Verificar a interferência das diferentes
angulações e quantidade de pás da turbina,
assim como a velocidade do vento na
potência gerada a partir da conversão de
energia mecânica do aerogerador em
energia elétrica.
IX Simpósio de Base Experimental das Ciências Naturais da Universidade Federal do ABC - 12 e 13 de agosto de 2011
Energia Eólica: Variáveis no processo de transformação de energia e obtenção de potência
METODOLOGIA
O experimento foi realizado com turbinas
montadas com 4 e 8 pás, estas encaixadas
no eixo em diferentes ângulos (30°, 45° e
60°) e a turbina a diferentes distâncias do
gerador de vento (13cm, 23cm e 31cm). O
mecanismo transformador de energia
mecânica em elétrica foi um dínamo de
bicicleta, e uma ponte retificadora foi usada
para manter a corrente contínua durante a
coleta de dados.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
No experimento observamos que dentro
das variáveis, a distância do eixo ao
ventilador e a angulação das pás são as
que mais influenciam no rendimento de
energia sendo a variação no número de pás
quase desprezível.
alternada gerada pelo dínamo em corrente
contínua. A variável distância do ventilador
em relação ao eixo é inversamente
proporcional à potência devido ao fato de
que quanto mais próximo da fonte do vento
maior a velocidade do mesmo:
P = rV³A
2
Pela fórmula, temos que a potência é
diretamente proporcional ao cubo da
velocidade do vento, porém nesse
experimento não medimos essa grandeza.
Pela fórmula teórica temos também que a
potência é diretamente proporcional à área
varrida (A) e acreditamos que se
possuíssemos uma fonte de vento mais
potente do que a utilizada os resultados
obtidos em função da angulação seriam
diferentes (a angulação maior seria a que
geraria maior potência).
CONCLUSÕES
Figura 1: Gráfico de rotação em função da
angulação
Em relação às angulações obtivemos
melhores resultados de potência com o
menor ângulo (30º); em relação ao eixo,
com o de menor distância (13 cm).
Acreditamos que a variável angular é
influenciada diretamente pela massa de ar
manipulada durante as rotações, sendo que
no ângulo menor a massa de ar manipulada
também é menor, o que por sua vez resulta
em uma “carga mais leve” permitindo ao
motor girar com maior rotação que é
proporcional a potência (Figura 2).
O cálculo da potência só foi possível devido
ao uso de um retificador de onda completa
que permitiu transformar a corrente
Concluímos que para a geração de energia
a partir do vento muitos são os fatores que
influenciam na potência obtida. Nesse
experimento analisamos apenas alguns
deles. Em uma construção de grande porte,
fatores geográficos devem ser analisados
para que seja feita a engenharia do
gerador. Não existe um padrão que gere
um potencial máximo qualquer que seja o
local.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1]http://www.aneel.gov.br.
[2]SCIENTIFIC
AMERICAN, Dec. 20, 1890,
“Mr. Brush’s Windmill Dynamo” Vol. LXIII.
[3]Wind Energy, Comes of Age - Gipe, Paul
AGRADECIMENTOS
Agradecemos ao professor pelo auxílio no
desenvolvimento deste experimento e aos
colegas pelo empenho no mesmo.
IX Simpósio de Base Experimental das Ciências Naturais da Universidade Federal do ABC - 12 e 13 de agosto de 2011