A energia eólica é uma das mais importantes do mundo das energias renováveis. Portanto, devemos saber bem qual é o seu funcionamento. o turbina de vento É um dos elementos fundamentais deste tipo de energia. Tem um funcionamento bastante completo e existem diversos tipos de turbinas dependendo do parque eólico em que nos encontramos.
Neste artigo vamos contar tudo o que você precisa saber sobre a turbina eólica, suas características e como funciona.
O que é uma turbina eólica
Uma turbina eólica é um dispositivo mecânico que converte energia eólica em energia elétrica. As turbinas eólicas são projetadas para converter a energia cinética do vento em energia mecânica, que é o movimento do eixo. Então, no gerador de turbina, essa energia mecânica é convertida em energia elétrica. A eletricidade gerada pode ser armazenada em uma bateria ou usada diretamente.
Existem três leis básicas da física que governam a energia do vento disponível. A primeira lei afirma que a energia produzida pela turbina é proporcional ao quadrado da velocidade do vento. A segunda lei afirma que a energia disponível é proporcional à área de varredura da pá. A energia é proporcional ao quadrado do comprimento da lâmina. A terceira lei estabelece que a eficiência máxima teórica de uma turbina eólica é de 59%.
Ao contrário dos antigos moinhos de vento de Castilla La Mancha ou da Holanda, nesses moinhos o vento empurra as pás para girar, e as turbinas eólicas modernas usam princípios aerodinâmicos mais complexos para capturar a energia eólica com mais eficiência. Na verdade, a razão pela qual uma turbina eólica move suas pás é semelhante à razão pela qual um avião fica no ar, e é devido a um fenômeno físico.
Nas turbinas eólicas, dois tipos de forças aerodinâmicas são geradas nas pás do rotor: uma é chamada de empuxo, que é perpendicular à direção do fluxo do vento, e a outra é chamada de arrasto, que é paralela à direção do fluxo do vento ar.
O design das pás da turbina é muito semelhante ao de uma asa de avião e se comporta como esta última em condições de vento. Em uma asa de avião, uma superfície é muito redonda, enquanto a outra é relativamente plana. Quando o ar circula pelas lâminas do moinho deste projeto, o fluxo de ar através da superfície lisa é mais lento do que o fluxo de ar através da superfície redonda. Essa diferença de velocidade, por sua vez, produzirá uma diferença de pressão, que é melhor em uma superfície lisa do que em uma superfície redonda.
O resultado final é uma força atuando na superfície lisa da asa do propulsor. Este fenômeno é denominado "efeito Venturi", que é parte da razão do fenômeno "lift", que por sua vez, explica porque a aeronave permanece no ar.
Interior de geradores eólicos
As pás de uma turbina eólica também usam esses mecanismos para causar um movimento rotacional em torno de seu eixo. O design da seção da lâmina facilita a rotação da maneira mais eficiente. Dentro do gerador, ocorre o processo de conversão da energia rotacional da pá em energia elétrica pela lei de Faraday. Deve incluir um rotor que gira sob a influência do vento, acoplado a um alternador, e converte a energia mecânica giratória em energia elétrica.
Elementos de uma turbina eólica
As funções implementadas por cada elemento são as seguintes:
- rotor: Ele coleta a energia eólica e a converte em energia mecânica rotativa. Mesmo em condições de vento de baixa velocidade, seu design é crítico para curvas. Pode-se ver do ponto anterior que o design da seção da lâmina é a chave para garantir a rotação do rotor.
- Acoplamento de turbina ou sistema de suporte: adaptar o movimento de rotação da pá ao movimento de rotação do rotor do gerador ao qual está acoplada.
- Multiplicador ou caixa de engrenagens: Em velocidades normais do vento (entre 20-100 km / h), a velocidade do rotor é baixa, em torno de 10-40 rotações por minuto (rpm); Para gerar eletricidade, o rotor do gerador deve estar operando a 1.500 rpm, então a nacela deve conter um sistema que converta a velocidade do valor inicial para o valor final. Isso é realizado por um mecanismo semelhante à caixa de câmbio de um motor de carro, que usa um conjunto de engrenagens múltiplas para girar a parte móvel do gerador a uma velocidade adequada para gerar eletricidade. Também contém um freio para parar a rotação do rotor quando o vento está muito forte (mais de 80-90 km / h), o que pode danificar qualquer componente do gerador.
- Gerador: Trata-se de um conjunto rotor-estator que gera energia elétrica, que é transmitida à subestação por meio de cabos instalados na torre que sustenta a nacela e, em seguida, é alimentada na rede. A potência do gerador varia entre 5 kW para a turbina média e 5 MW para a turbina maior, embora já existam turbinas de 10 MW.
- Motor de orientação: Permite que os componentes girem para posicionar a nacela na direção do vento predominante.
- Mastro de suporte: É o suporte estrutural do gerador. Quanto maior for a potência da turbina, maior será o comprimento das pás e, portanto, maior será a altura em que a nacela deve estar localizada. Isso adiciona complexidade adicional ao projeto da torre, que deve suportar o peso do grupo gerador. A lâmina também deve ter alta rigidez estrutural para resistir a ventos fortes sem quebrar.
- Pás e anemômetros: dispositivos localizados na parte traseira das gôndolas que contêm geradores; eles determinam a direção e medem a velocidade do vento, e atuam nas lâminas para freá-las quando a velocidade do vento excede um limite. Acima deste limite, existe um risco estrutural da turbina. Este é geralmente um projeto do tipo de turbina Savonious.
Espero que com essas informações você possa aprender mais sobre o aerogerador e suas características.