UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE
PERNAMBUCO
UNIDADE ACADÊMICA DE GARANHUNS
Prof. Ricardo Brauer Vigoderis, D.S.
Email: [email protected]
website: www.vigoderis.tk
Suméria por volta de 4.000 A.C.
Egípcios no ano de 2.800 A.C
Sec XVII
Fenícios no ano 1.000 A.C.
Moínhos persas (200 A.C)
Modelo que se popularizou
na Holanda e Inglaterra
Daniel Halliday em
1850
Moagem de grão,
bombeamento de
água e serraria
Estudos começaram no inicio do
sec XX pelos Dinarmaqueses
No Brasil o primeiro
aerogerador foi instalado
em 1992, em Fernando de
Noronha (17 kW)
Forma de
energia solar
Fonte: http://www.cresesb.cepel.br/
Até 2009
Em 2009
Fonte: http://www.cresesb.cepel.br/
Fonte: http://www.cresesb.cepel.br/
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A velocidade do vento em um determinado local aumenta
drasticamente com a altura.
“Wind shear”
Regra em regiões acidentadas
Distância mínima de 7 vezes a altura que o obstáculo tem, ou seja, se numa casa de 5
metros de altura, por exemplo, se desejar implantar um sistema de captação e conversão
da energia eólica, este sistema deverá estar a uma distância de 35 metros.
Limite teórico de aproveitamento de energia eólica 59% para
um sistema otimizado (Limite de Betz)
W
P
t
Então:
Mas, o trabalho realizado pelo vento - que
mV 2
W  Ec 
neste caso é igual a sua energia cinética - é:
2
mV 2
P 2
t
3

V
A
m
ou P  mV , mas como
 m  Q   .V . A , temos: P 
2
t
2t
2
Onde:
 é a densidade do ar, V é a velocidade do vento e A é a área varrida pelas hélices do
rotor. Esta é a fórmula mais importante para se conhecer o aproveitamento da
energia eólica
Exemplos
Se um vento passa de 10 km/hora para 11 km/hora (aumento de 10%) a potência
se eleva em 33%
Com um hélice de 3 m de diâmetro e um vento de 32 km/hora teríamos uma
potência de 1000 W; se dobrarmos o diâmetro da hélice para 6 m e mantivermos o
vento em 32 km/hora a potência irá para 4000 W
Eixo horizontal
Necessita de mecanismo que permita o posicionamento do eixo do rotor em relação
a direção do vento, para um melhor aproveitamento global, principalmente onde se
tenha muita mudança na direção dos ventos.
Rotor
multipás
Rotor com 2
ou 3 pás
Atualmente representa a maioria das instalações
eólicas
Maior aplicação no bombeamento d’água
Boa relação torque de partida / área de varredura
do rotor, mesmo para ventos fracos
Melhor rendimento encontra-se nas baixas
velocidades
Tipo pouco indicado para geração de energia
elétrica
Padrão de rotores utilizados nos aerogeradores
modernos
Grande relação de potência extraída por área de
varredura do rotor, muito superior ao rotor multipás
Melhor rendimento para velocidades maiores
Baixo rendimento para velocidades baixas
Eixo vertical
Não necessita de mecanismo de direcionamento
Mecanismos de transmissão de potência simplificados
Suas pás, devido ao movimento de rotação, terem constantemente
alterados os ângulos de ataque e de deslocamento em relação a
direção dos ventos, gerando forças resultantes alternadas
Curva de rendimento em relação a velocidade
próxima a do rotor de multipás de eixo horizontal,
mas numa faixa mais estreita, e menor amplitude
Mais indicado para aeromotores, principalmente
para pequenos sistemas de bombeamento d´água
Inventado por D. G. Darrieus , engenheiro francês
Aceita o vento de qualquer direção vinda
Rotor e suas partes elétricas são na parte inferior
da turbina (manutenção)
Maior durabilidade
Curva de rendimento característica próxima a dos
rotores de três pás de eixo horizontal
Mais adequado para uso em
aerogeradores
Porém, apresenta muitas
desvantagens com relação aos de 3
pás de eixo horizontal
Responsáveis pela conversão da energia mecânica
fornecida pelos ventos em energia elétrica
Motores elétricos que ao girarem em torno de seus
eixos induzem (pela lei de Faraday) uma corrente
elétrica em seus pólos
Podem ser AC ou DC
Inconvenientes da geração AC (Inversor síncrono)
Quantidade de energia diária disponível, pode variar em muitas vezes
de uma estação do ano para outra, em um mesmo local
O fato da potência disponível variar com o cubo da velocidade do vento,
dificulta muito a questão do dimensionamento e a escolha do local para
instalação, limitando seu uso apenas em regiões de ventos fortes e
relativamente constantes
Sistemas eólicos de grande porte interligados a rede pública de
distribuição
Sistemas híbridos diesel-eólico de médio porte
Sistemas eólicos autônomos/armazenamento
Outros usos diversos a geração de eletricidade, como aeromotores para
bombeamento d’água
A energia cinética de uma massa de ar em movimento é dada pela equação:
m.v 2
Ec 
2
donde:
m = massa do ar em kg (+- 1,25 kg.m-3)
v = velocidade do vento em m/s
Sendo S a área da superfície apresentada ao vento.
A quantidade de energia cinética teórica
m.S .v 3
Q
2
como m = 1,25
kg.m-3
1,25.S .v 3
Q
2
Potência recuperável em W = joules/s =
0,625.S.V 3
Betz fez experiências chegando a um limite:
Potência recuperável
sendo
S
D 2
4
Pr 
16
.0,625.S .V 3
17
3
ou seja Pr  0,37.S.V
D 2
3
A potência recuperável fica Pr  0,37. 4 .V ou seja
Pr  0,29.D 2 .V 3
Potência máxima de uma Máquina Eólica
Para geradores eólicos de 3 pás se trabalha com um valor prático de aproveitamento menor que 50%
Potencial eólico - http://www.cresesb.cepel.br/atlas_eolico/index.php
Escolha do Gerador eólico
Especificações técnicas e curva
características
Notus 138 R$ 5.990,00
Kit Torre – NOTUS
R$ 750,00
Kit Torre – GERAR
R$ 900,00
Diâmetro da hélice
1,38 m
Potência a 12 m/s
350 Watt
Rpm a 12 m/s
1100 rpm
Número de pás
3 – Eixo Horizontal
Tipo de pás
torcida, (5 aerofólios) – Fibra de Vidro
Velocidade de partida
2,2 m/s
Torque de partida
0,3 Nm
Controle de velocidade
stall
Proteção contra altas velocidades
Active Stall (Controle de Passo)
Tensão de saída
12 volts
Peso total (alternador+hélice+cab. Rot.)
12 Kg
Velocidade de Sobrevivência
35m/s (rajada de 3s)
Manutenção Anual
Verificação da Turbina
Vida útil
15 anos
Garantia de Fábrica
2 anos
Inversor, baterias, condutores,
disjuntores, etc...
Escolha do Gerador eólico
Especificações técnicas e curva características
Instalação
Apostila sobre energia eólica – disponível em www.vigoderis.tk
http://www.cresesb.cepel.br/
http://www.eolicario.com.br/
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PERNAMBUCO
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Prof. Ricardo Brauer Vigoderis, D.S.
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