Fala Energista!
A gente vê muitos aerogeradores por aí, seja em fotos e vídeos na internet e também pessoalmente. Por acaso, vocês já imaginaram o porquê dessa estrutura dos aerogeradores?
Aqui neste post vamos você vai descobrir:
– A História dos aerogeradores;
– O Funcionamento dos aerogeradores;
– Os tipos dos aerogeradores;
– Porque os aerogeradores possuem 3 pás
HISTÓRIA DOS AEROGERADORES
Tenho certeza que você já ouviu falar moinhos, não é mesmo? Então, a tecnologia do aerogeradores são baseadas neles!
O primeiro surgimento de moinhos aconteceu na Pérsia, por volta de 200 A.C. Essa tecnologia foi disseminada nos feudos europeus durante a Idade Média.
Os moinhos serviam para substituir o trabalho braçal e animal, já que demandavam muito esforço físico. Eles usavam o movimento de pás para o bombeamento de água e moagem de grão através dos cata-ventos.
Temos um post completo aqui no blog contando a história da energia eólica. Não deixe de conferir!
Diante de muitos anos de pesquisa, ocorreu aumento da confiabilidade dos equipamentos e a expansão dos aerogeradores parar gerar energia elétrica.
Hoje vemos a importância que os aerogeradores apresentam na nossa matriz elétrica, além de tornar um ambiente mais sustentável!
O FUNCIONAMENTO DOS AEROGERADORES
Em suma, os aerogeradores funcionam a partir da transformação de energia do vento.
Ou seja, a energia cinética do vento impulsiona as pás e se converte em energia mecânica.
Assim, a partir da energia mecânica, ocorre a transformação para energia elétrica pelos geradores.
O princípio de funcionamento de uma turbina eólica é basicamente em função das forças de sustentação e arrasto. É o mesmo princípio utilizado em aviões!
A força de sustentação é perpendicular às superfícies das pás, surgindo a partir do diferencial de pressão entre as superfícies.
Logo, isto cria uma área de baixa pressão sobre o lado mais longo da superfície. Como a pá está presa ao cubo do rotor, essa força irá causar a sua rotação.
Por outro lado, a força de arrasto age em direção paralela às superfícies das pás, sendo responsável pela resistência ao movimento e ocasionando a diminuição da velocidade das mesmas.
Agora vamos falar um pouco sobre os tipos de aerogeradores e suas funcionalidades.
OS TIPOS DE AEROGERADORES
Diversos tipos de turbinas eólicas são utilizadas em numerosas aplicações e operam atualmente em várias regiões.
Quanto à capacidade de geração de potência, as turbinas eólicas são classificadas em pequeno (até 20KW), médio (entre 20 e 250 KW) e grande porte (acima de 250 KW).
Contudo, todos os tipos são disponíveis comercialmente por vários fabricantes.
Dito isto, vamos falar agora dos dois principais tipos de turbinas eólicas, classificado por eixo: eixo vertical e eixo horizontal.
Aerogeradores de eixo vertical
Em suma, a Turbina eólica de eixo vertical é um gerador de energia em que o eixo do rotor principal é fixado verticalmente, enquanto o gerador e outros componentes que produzem eletricidade, estão localizados na base.
Elas são utilizadas para locais de pequeno porte (por exemplo, em residências) e também são menos eficientes que os aerogeradores de eixo horizontal.
A vantagem dessas turbinas é que elas funcionam independente da direção em que se encontra o vento. Além de possuírem uma instalação fácil, o que também facilita a manutenção.
Aerogeradores de eixo horizontal
As turbinas de eixo horizontal são as mais utilizadas e baseadas no funcionamento dos moinhos. Elas apresentam um sistema de controle para posicionar o rotor na direção predominante do vento.
São equipamentos apropriados para geração de energia elétrica e, no caso de microturbinas, podem carregar baterias.
É a mais utilizada devido ao seu alto rendimento aerodinâmico (bem superior ao eixo vertical).
QUANTIDADE DE PÁS NOS AEROGERADORES
Você já se perguntou por que se utilizam 3 pás nos aerogeradores?
As pás podem apresentar várias formas e serem de diferentes materiais (por exemplo: fibra de vidro, fibra de carbono e compostos de madeira).
A maioria dos rotores modernos apresentam duas ou três pás. Quanto menor o número de pás, maior equilíbrio e maior eficiência.
Os rotores de 3 pás apresentam melhor estabilidade, maior extração de potência e apresentam elevadas velocidades. Apesar do seu custo maior (comparado aos aerogeradores de 2 pás), o seu comportamento dinâmico é melhor.
As turbinas de três pás alcançam uma capacidade de geração de energia superior com velocidades de rotação inferiores, o que implica a produção de menos ruído e um aumento significativo da durabilidade.
Os rotores de 2 pás seriam mais eficientes, porém são menos estáveis. Isto prejudica a estrutura da torre, trazendo riscos de segurança.
Normalmente os rotores de 2 pás são articulados. Ou seja, há uma variação de poucos graus de movimento perpendicular no eixo de rotação.
A articulação funciona da seguinte maneira: cada pá, ao passar pelo topo do círculo de rotação (velocidade do vento é maior devido ao gradiente vertical) move-se um pouco para trás. Ao mesmo tempo a outra pá no curso inferior do círculo de rotação (onde a velocidade do vento é menor) move-se para frente.
Este movimento de rotação alivia as tensões nas pás. Porém, há um aumento do custo devido ao rotor articulado.
Rotores modernos com mais de três pás são apenas usados quando se necessita de um grande torque de partida, o que é basicamente o caso de bombeamento mecânico de água.
Já observou que, ao longo do tempo, o tamanho dos aerogeradores (diâmetro das pás e tamanho da torre) estão cada vez maiores? Isto é porque estudos mostram que, quanto maior o seu tamanho, maior é a potência extraída para a geração de energia!
Afinal você quer se aprofundar mais e se tornar um expert na área de Energias Renováveis?
Me conta se gostou dessas informações!
Abraços e até a próxima!
Joi e Equipe Energês
Conteúdo da Joi é sempre incrível!
Olá Wesley, gratidão pelo seu reconhecimento =D
TOP PODERIA INCLUIR O SISTEMA PITCH NESSA MATERIAA E MUITO BOM TBM……VLW
Olá Cleito, como vai?
Obrigada pela dica e ficamos felizes que gostou do post.
Desejamos que seu aprendizado seja incrível!
Conte conosco sempre que precisar.
Excelente explanação. Eu gostaria de saber, por que aqueles moinhos de vento, possuem as pás vazadas? Isso não significa perda de torque? Obrigado.
Olá Claudio, como vai?
Antigamente não se tinha estudos para saber quantas pás eram necessárias/suficientes, por isso dos moinhos até os dias atuais ocorreu evolução na quantidade de pás.
Maior número de pás = Maior torque e baixa velocidade;
Menor número de pás = baixo torque, alta velocidade;
Duas pás = Movimento não estável, alto ruído;
Três pás = Ideal, estabilidade, extração de potência, velocidade de rotação, custo e estética.