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).
Histórico
• 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).
Bredevoort, Holanda;
Pili na ilha de Kos, Grecia
Moinho português
La Mancha, Espanha;
Histórico
• Tipo cavalete (Sec. XII – Europa)
Moinho de Daniel Halliday (EUA)
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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
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•
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:
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•
•
•
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 tangencial da pá Ut
plano de rotação da pá
velocidade do vento Up
linha de corda
ângulo do escoamento φ = α + β
Velocidade relativa
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