Energia Eólica

Energia Eólica

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Conceito de energia eólica

A energia eólica pode ser também, uma forma de energia solar. Isto porque as diferenças de pressão atmosférica causadas pelo aquecimento terrestre provocam deslocações de massas de ar, a deslocação dessas massas de ar são influenciadas pela pressão atmosférica, por obstáculos e pelas condições em que se encontra o solo. A rotação da terra, a forma, a cobertura da superfície terrestre e os planos de água, influenciam o regime dos ventos, ou seja, a velocidade, direção e variabilidade do vento num determinado lugar.

Sendo assim, a energia eólica é a conversão da energia cinética do vento em energia mecânica, que é posteriormente transformada em energia elétrica através de um gerador elétrico, que por sua vez se encontra incorporado num aerogerador.

A energia eólica é cada vez mais utilizada para produzir eletricidade, seja em parques eólicos constituídos por vários aerogeradores ligados à rede elétrica, seja em zonas de habitação para ligação à rede elétrica ou em locais isolados para próprio consumo.

Assim, um sistema eólico é o conjunto de vários aerogeradores, ou apenas um (num parque eólico). Os aerogeradores são dispositivos capazes de converter a energia cinética do vento em energia mecânica, e posteriormente a energia mecânica do veio em energia elétrica.

Os aerogeradores são equipamentos cada vez mais utilizados, por serem uma fonte de energia renovável e não poluente. Mas o uso de aerogeradores tem algumas restrições, tais como:

• Nas proximidades dos parques eólicos é detetada poluição sonora, devido ao ruído produzido. Alguns também consideram impacto visual, devido às suas enormíssimas dimensões;

• Os aerogeradores só são economicamente viáveis quando instalados em áreas de ventos constantes.

Constituição de um aerogerador

Os aerogeradores são constituídos principalmente, pelo rotor, nacelle e torre, como se pode ver na figura seguinte.

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Figura 41 - Constituição principal de um aerogerador.

Sendo que:

• Rotor: dá-se este nome às pás em conjunto com o sistema de fixação das pás. Este rotor tem a função de captar a energia cinética do vento.

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Figura 42 - Subida do rotor de um aerogerador.

• Nacelle: a nacelle é o local onde estão alojados alguns dos principais equipamentos do aerogerador, à exceção do rotor e das pás. A nacelle inclui os componentes “especiais”, ou seja, os componentes elétricos e os componentes mecânicos. Estes devem estar devidamente protegidos, pois podem ser danificados quando afetados pela luz solar, pela chuva, pela neve ou pelo gelo. Assim a nacelle serve também como uma capa protetora dos equipamentos mecânicos e elétricos do aerogerador.

        

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Figura 43 - Subida da nacelle de um aerogerador.

Torre: a torre faz a sustentação da nacelle e do rotor. A maioria das torres possui uma forma tubular de modo a minimizar o impacto visual.

Há três tipos de torres, das quais são as torres tubulares de aço (tubular steel towers), as torres de betão (concrete towers) e as torres de estrutura (lattice towers).

As torres tubulares têm geralmente no interior escadas que permitem o acesso à nacelle, mesmo durante condições de mau tempo, permitindo também efetuar a manutenção dos componentes que se encontram na parte de cima da torre. Os custos das torres tubulares são elevados, devido ao bom material utilizado que permite um longo período de vida.

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Figura 44 - Torres tubulares.

Mais pormenorizadamente, um aerogerador sem caixa de velocidades, dentro da sua nacelle, tem os seguintes componentes:

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Figura 45 - Constituição pormenorizada de um aerogerador sem caixa de velocidades.

1. Apoio principal da nacelle - fixação da nacelle;
2. Motores de orientação da nacelle- orientação da nacelle, motores de YAW;
3. Gerador em anel (multipólos) - transforma a potencia mecânica recebida pela turbina em potência elétrica;

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Figura 46 - Subida do gerador em anel de um aerogerador.

1. Fixador das pás ao eixo- acoplamento das pás com controlo pitch;
2. Cubo do rotor ou hub- peça que suporta as pás da turbina;
3. Pás- as pás do rotor são normalmente construídas em fibra de vidro reforçada a resinas (epóxi) ou outros materiais plásticos. Esta combinação de materiais apresenta um bom compromisso entre rigidez, peso e custos de produção. É o elemento principal para a captação de vento.

Na seguinte figura está representado um aerogerador com caixa de velocidades, e dentro da sua nacelle tem os seguintes componentes:[pic 10]

Figura 47 - Constituição pormenorizada de um aerogerador com caixa de velocidades.

• Pás – Têm a função de captar o vento.
• Rotor – É o componente que efetua a transformação da energia cinética dos ventos em energia mecânica. No rotor são fixadas as pás da turbina. Todo o conjunto é conetado a um eixo que transmite a rotação das pás para o gerador, muitas vezes através de uma caixa de velocidades.
• Chumaceira do rotor – É o apoio do veio do rotor (lubrificação do veio).
• Veio do rotor – É a ligação do rotor á caixa de velocidades (veio principal).
• Travão de disco – É o sistema de travão do veio do gerador.
• Veio do gerador – Sistema de ligação (veio secundário).
• Gerador – É o componente que tem a função de converter a energia mecânica em energia elétrica.
• Caixa de velocidades (transmissão) – É o mecanismo que transmite a energia mecânica do eixo do rotor ao eixo do gerador.
• Mecanismos de controlo – Os aerogeradores são projetados para fornecerem potência nominal de acordo com a velocidade do vento prevalecente, ou seja, a velocidade média nominal que ocorre com mais frequência durante um determinado período.
• Anemómetro e Sensores de direção – Os anemómetro medem a intensidade e a velocidade dos ventos, normalmente, de 10 em 10 minutos, e os sensores de direção captam a direção do vento, pois ele deve estar perpendicular à torre para se obter um maior rendimento.
• Sistema hidráulico – É o sistema de lubrificação a óleo.
• Nacelle - É o compartimento onde estão alojados alguns dos equipamentos principais do aerogerador.
• Torre - É o elemento que sustenta o rotor e a nacelle na altura adequada ao funcionamento do aerogerador

Tipos de aerogeradores

Existem dois tipos de aerogeradores, estes podem ser de eixo vertical ou horizontal.

Os aerogeradores de eixo vertical, tal como diz o nome, tem um eixo vertical e aproveita o vento em qualquer direção. Estes são mais baratos que os aerogeradores de eixo horizontal, porque o aerogerador não gira na direção do vento, apenas gira o rotor e o gerador é fixo. Com isto, podemos observar que tem menos rendimento que os de eixo horizontal.

Dentro destes tipos de aerogeradores existem o Savonius, o Darrieus e o Molinete que não é muito utilizado. O Savonius é simples e tem mais eficiência para os ventos mais fracos. O Darrieus é constituído por duas ou três pás e tem uma maior eficiência que o Savonius.