Turbina eólica vertical

Un turbina eólica vertical u horizontal é como um gerador elétrico que funciona convertendo a energia cinética do vento em energia mecânica e por meio de uma turbina eólica em energia elétrica.

Existem dois tipos principais de turbina eólica de eixo vertical e horizontal. Aqueles com eixo vertical se destacam por não necessitarem do mecanismo de orientação e o que é o gerador elétrico pode ser instalado no solo. Por outro lado, aqueles com eixo horizontal são os mais utilizados e permitem abranger uma ampla gama de aplicações isoladas de pequena potência até instalações em grandes parques eólicos.

Vamos nos aprofundar nos dois principais, como as já mencionadas turbinas eólicas de eixo vertical e horizontal, e quais seriam novas propostas que tentam tirar o máximo proveito disso ao vento para produzir energia elétrica. Estamos em poucos anos onde a tecnologia avança e vemos sempre novas propostas como as turbinas eólicas sem hélice do projeto Vortex ou aquela Wind Tree, uma espécie de árvore mecânica que gera energia silenciosamente.

O que é uma turbina eólica vertical?

Uma turbina eólica de eixo vertical é essencialmente uma turbina eólica na qual o eixo do rotor é instalado em uma posição vertical e pode gerar eletricidade independentemente da direção de onde o vento está vindo. A vantagem deste tipo de turbina eólica vertical é que pode gerar eletricidade mesmo em locais com pouco vento e áreas urbanas onde os regulamentos de construção geralmente proíbem a instalação de turbinas eólicas horizontais.

Como mencionado, turbinas eólicas de eixo vertical ou vertical sem necessidade de mecanismo de orientação e o que seria o gerador elétrico pode ser encontrado no solo. Seu produção de energia é menor e tem algumas pequenas deficiências, por exemplo, precisa ser motorizado para funcionar.

Lá três tipos de turbinas eólicas verticais assim como Savonius, Giromill e Darrrieus.

tipo Savonius

Isso é caracterizado por ser formado por dois semicírculos deslocado horizontalmente a uma certa distância, através da qual o ar viaja, por isso desenvolve pouca força.

giromil

Destaca-se por ter um conjunto de lâminas verticais acopladas com duas barras no eixo vertical e oferece uma faixa de fornecimento de energia de 10 a 20 Kw.

darrieus

formado por duas ou três lâminas biconvexas unidas ao eixo vertical na parte inferior e superior, permite aproveitar o vento dentro de uma ampla faixa de velocidade. A desvantagem é que eles não ligam sozinhos e precisam de um rotor Savonius.

Como funciona uma turbina eólica de eixo vertical?

Em turbinas eólicas verticais, as pás giram com a força que impulsiona o vento. As turbinas eólicas verticais, ao contrário das horizontais, estão sempre alinhadas com o vento. Não importa qual a direção dos mesmos, pois eles podem funcionar mesmo quando o vento sopra em baixas velocidades. A vantagem dessas turbinas eólicas verticais é que eles são menores e mais leves do que as turbinas que têm o. Por serem menores, eles geram menos energia. No entanto, são capazes de aquecer uma casa, tendo todas as luzes interiores e exteriores acesas e recarregando a bateria de um carro elétrico.

Turbinas eólicas de eixo horizontal

Aqueles com eixo horizontal são O mais usado e são os que podemos encontrar naqueles grandes parques eólicos onde este tipo de turbinas eólicas pode ser utilizado acima de 1 Mw de potência.

É basicamente uma máquina rotativa em que o movimento é produzido pela energia cinética do vento quando ele atua sobre um rotor que normalmente possui três pás. O movimento rotacional produzido é transmitido e multiplicado por meio de um multiplicador de velocidade para um gerador que é responsável pela produção de energia elétrica.

Todos esses componentes eles estão em uma gôndola Ele é colocado no topo de uma torre de suporte. São os convencionais que podem ser encontrados em certas regiões do nosso país, traçando um horizonte e uma paisagem diferentes, mas oferecendo energia limpa e barata.

Cada turbina eólica tem um microprocessador que é responsável por controlar e regular suas variáveis ​​de inicialização, operação e desligamento. Isso leva todas essas informações e dados para o centro de controle da instalação. Cada um destes aerogeradores incorpora, na base da torre, um armário com todos os componentes elétricos (interruptores automáticos, transformadores de corrente, protetores de sobretensão, etc.) que facilitam o transporte da energia elétrica gerada para a ligação à rede ou consumo pontos.

A energia obtida de uma turbina eólica depende da força do vento que passa pelo rotor e é diretamente proporcional à densidade do ar, à área varrida por suas pás e à velocidade do vento.

A operação de uma turbina eólica é caracterizado por sua curva de potência que indica a faixa de velocidades do vento em que pode ser operado e a potência necessária para cada caso.

Que tipo de turbina eólica é mais eficiente?

Em termos de eficiência energética, as turbinas eólicas horizontais são as que ganham o jogo. E é que eles são capazes de atingir uma velocidade de rotação mais alta, por isso precisam de uma caixa de engrenagens com uma razão de multiplicação de rotação menor. Além disso, porque a construção dessas turbinas eólicas deve ser feita bastante elevada o aumento da velocidade do vento é usado em maior medida. Nas camadas superiores da atmosfera, a velocidade do vento é maior por não haver nenhum tipo de obstáculo.

Quais são as desvantagens das turbinas eólicas VAWT?

As desvantagens desses tipos de turbinas eólicas incluem o seguinte:

• O custo inicial da instalação é bastante alto.
• Se você precisa em uma área onde não há muito vento constantemente, as chances são de que a eficiência energética não pode ser removida.
• Você pode ter problemas com os vizinhos devido ao barulho.
• As turbinas normalmente operam apenas com uma capacidade de aproximadamente 30%.

Uso de turbinas eólicas e história

O aproveitamento da energia elétrica proveniente do vento já vem sendo utilizado com rotores eólicos em casas isoladas localizadas em áreas rurais em meados do século XNUMX.

Mas quem realmente apostou nessa tecnologia nos anos 70 foi a Dinamarca. Este fato permitiu que este país fosse um dos principais fabricantes deste tipo de turbina eólica, como é o caso da Vestas e da Siemens Wind Power.

Já em 2013, energia eólica produziu o equivalente a 33% do consumo total de eletricidade, com 39% em 2014. Agora, a meta da Dinamarca é chegar a 50% até 2020 e em 2035 84%.

A mudança que este país produziu foi devido às altas emissões de CO2 no final dos anos 70, as energias renováveis ​​passaram a ser a principal escolha deste país. Isso levou a uma diminuição da dependência energética de outros países e a uma redução da poluição global.

Histórica foi a instalação na Dinamarca do primeira turbina eólica que atingiu 2 Mw. A usina tinha uma torre tubular e três pás. Foi construído por professores e alunos da escola Tvind. E o engraçado dessa história é que aqueles "amadores" foram ridicularizados na véspera da posse. Até hoje essa turbina ainda funciona e tem um design muito parecido com as mais modernas turbinas eólicas.

O futuro das turbinas eólicas

Até hoje, as inovações tecnológicas continuam a surgir para melhorar aplicativos da energia eólica. Em 2015, a maior turbina instalada foi a Vestas V164 para uso próximo à costa.

Em 2014, mais de 240.000 turbinas eólicas eles estavam operacionais no mundo, produzindo 4% da eletricidade mundial. Em 2014, a capacidade total ultrapassou 336 Gw, com China, Estados Unidos, Alemanha, Espanha e Itália como líderes em instalações.

E não são apenas esses países que estão aumentando sua população de turbinas eólicas de eixo vertical ou horizontal, mas muitos outros que eles procuram uma maneira de ser mais sustentável Como é o caso da França com a Torre Eiffel, que agora gera energia própria graças às turbinas eólicas recém-instaladas e à qual serão acrescentados LEDs, painéis solares e um sistema de coleta de água da chuva para promover energia limpa e barata.

Também não podemos esquecer as novas tentativas na forma de 157 turbinas eólicas para 3 novos parques eólicos na África do Sul que virá das mãos de um dos maiores fabricantes desse tipo de tecnologia como a Siemens. Vão adicionar entre os 3 uma capacidade de 140 MW e espera-se que sejam instalados no início de 2016 para fornecer eletricidade às populações vizinhas deste país africano.

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A tecnologia de turbinas eólicas flutuantes

Como pudemos ver no história da energia eólica, vento do mar começou a se expandir em 2009 quando a turbina eólica flutuante Hywind foi instalada na Noruega a um custo de cerca de 62 milhões de dólares.

O Japão, após o desastre nuclear de Fukushima, planejou a instalação de 80 turbinas eólicas marinhas na costa próxima até 2020.

Turbinas eólicas sem hélice de vórtice

Uma empresa espanhola chamada Deutecno tem criou uma turbina eólica sem peças móveis que ganhou o primeiro prêmio na categoria Energia no The South Summit 2014.

Essas turbinas eólicas sem hélice são eles seriam encarregados de eliminar aquelas enormes turbinas eólicas que modificam o horizonte onde quer que estejam instalados. Sua funcionalidade será semelhante, mas com economia de custos bastante significativa, além do fato de sua manutenção e instalação serem mais econômicas.

Também deve haver um redução do impacto ambiental além disso, elimina o ruído gerado pelas turbinas eólicas tradicionais.

A tecnologia deles funciona de forma que usa deformação causada por vibração que é provocado pelo vento ao entrar em ressonância em um cilindro vertical semi-rígido e ancorado no solo.

A parte principal do Vortex, que é o cilindro, foi feito de materiais piezoelétricos e fibra de vidro ou carbono, e energia elétrica é gerada pela deformação desses materiais.

2016 será o ano em que a primeira unidade de moinho de vento sem pás está pronta.

Árvore do vento

Um projeto bastante inovador é o Wind Tree que está sendo desenvolvido pela NewWind e que é composto por 72 folhas artificiais. Cada um deles é uma turbina vertical de formato cônico e possui uma pequena massa que pode gerar energia com uma leve brisa de 2 metros por segundo.

Isso permite que você gerar energia por 280 dias no ano e sua produção total é de 3.1 kW com 72 turbinas em funcionamento. Com 11 metros de altura e 8 metros de diâmetro, a Wind Tree tem quase o tamanho de uma árvore real, por isso pode se encaixar perfeitamente naquele espaço urbano.

Un projeto bastante particular e isso nos coloca à frente daqueles avanços tecnológicos que buscam a forma de sermos mais eficientes e podermos fornecer energia suficiente para a rede elétrica pública ou como extra para um edifício.

Partes de uma turbina eólica

Turbinas eólicas como um todo eles podem medir até 200 metros de altura e 20 toneladas de peso. Sua estrutura e componentes são complexos e são fabricados para otimizar a geração de energia da velocidade de XNUMX até o máximo.

Entre os componentes e partes de uma turbina eólicar nós temos:

A base

O básico para uma turbina eólica é ser bem preso a uma base forte. Para isso, os aerogeradores de eixo horizontal são construídos com uma fundação subterrânea de concreto armado que se adapta ao terreno em que está inserido e ajuda a suportar as cargas do vento.

Torre

A torre é a parte da turbina eólica que suporta todo o peso e é o que mantém as lâminas fora do chão. É construído em concreto armado na parte inferior e aço na parte superior. Normalmente é oco para permitir o acesso à gôndola. A torre é responsável por elevar o aerogerador o suficiente para que possa aproveitar as velocidades máximas possíveis do vento. Uma nacela giratória de aço ou fibra de vidro é fixada na extremidade da torre.

Lâminas e rotor

As turbinas de hoje são feitas de três lâminas, pois proporciona maior suavidade na curva. As lâminas são feitas de um material composto de poliéster com reforço de fibra de vidro ou carbono. Esses compostos conferem maior resistência às lâminas. As pás podem ter até 100 metros de comprimento e são conectadas ao cubo do rotor. Graças a este cubo, as pás podem mudar o ângulo de incidência das pás para aproveitar o vento.

Em relação aos rotores, atualmente são horizontais e podem ter juntas. Normalmente, ele está localizado a barlavento da torre. Isso é feito para reduzir as cargas cíclicas nas lâminas que aparecem se estiver localizado a sotavento dela, pois se uma lâmina for colocada atrás da esteira da torre, a velocidade incidente será muito alterada.

A gôndola

É um cubículo que você poderia dizer que É a casa das máquinas da turbina eólica. A nacela gira em torno da torre para posicionar a turbina de frente para o vento. A nacela contém a caixa de engrenagens, eixo principal, sistemas de controle, gerador, freios e mecanismos de giro.

Caixa de velocidade

A função da caixa de câmbio é ajustar a velocidade de rotação do eixo principal para aquele necessário para o gerador.

gerador

Nas turbinas eólicas de hoje existem três tipos de turbinas que variam apenas pelo comportamento do gerador quando este se encontra em condições de velocidade excessiva do vento e são feitas tentativas para evitar sobrecargas.

Quase todas as turbinas usam um destes 3 sistemas:

• Gerador de indução em gaiola de esquilo
• Gerador de indução bifásico
• Gerador síncrono

Sistema de travagem

Sistema de travagem é um sistema de segurança Possui discos que auxiliam em situações de emergência ou manutenção, pare o moinho e evite danos às estruturas.

sistema de controle

O moinho de vento está totalmente controlado e automatizado pelo sistema de controle. Esse sistema é composto por computadores que gerenciam as informações fornecidas pelo cata-vento e pelo anemômetro colocado no topo da nacele. Desta forma, conhecendo as condições climáticas, o moinho e as pás podem ser melhor orientados para otimizar a geração de energia com o vento que sopra. Todas as informações que recebem sobre o estado da turbina podem ser enviadas remotamente para um servidor central e ter tudo sob controle. Caso a velocidade do vento ou as condições meteorológicas possam danificar a estrutura do aerogerador, com o sistema de controle é possível conhecer rapidamente a situação e acionar o sistema de frenagem, evitando assim danos.

Graças a todas essas partes da turbina eólica, você pode gerar energia elétrica a partir do vento de forma renovável e não poluente para o meio ambiente.