Energias renováveis - Energia eólica

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Energias renováveis - Energia eólica

  1. 1. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 1 Não concordo com o acordo ortográfico
  2. 2. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 2  Energia: designa tudo o que pode ser transformado em calor, trabalho mecânico, (movimento) ou luz, graças a uma máquina (por exemplo motor, caldeira, refrigerador, altifalante, lâmpada, etc.,) ou a um organismo vivo (por exemplo os músculos). A palavra “energia” tem as suas raízes na palavra grega “εργοs” (ergos), que significa “Trabalho". 1 cal = 4.184 J, →W(trabalho) =(1 J/s), 1 Wh (Watthora) = 1 x 3600 s x J/s = 3600 x (0,239 cal) = 860 cal Definimos uma pessoa com Energia, como alguém com vontade de Trabalhar… O Trabalho, (W), corresponde à energia transferida de, ou para um objecto, por acção de uma força sobre esse objecto. Após um dia de Trabalho ficamos sem Energia…… A Potência (P)traduz a energia transferida (trabalho), por unidade de tempo Energia/Trabalho Um quilowatt-hora é a energia transferida numa hora à taxa constante de 1 kW: J103.6)W)(3600 s(101 kWh 63 
  3. 3. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 3 Energia/Trabalho A Energia Cinética (K): é a energia associada ao estado de movimento de um corpo. A Energia Cinética de uma partícula de massa m em movimento com uma velocidade escalar v é: 2 vm 2 1 K  A Energia Cinética é uma grandeza escalar. A unidade da energia cinética no SI é o joule (J). F   v  0v  d  x m Da segunda lei de Newton m F a x x  xx maF 22 0 2  davv x 22 0 2  d m F vv x 2 1 2 1 2 0 2 dFmvvm x)( 2 1 2 0 2  dFvvm x KW   O lado esquerdo da expressão representa a variação da energia cinética do corpo e o lado direito é o trabalho realizado pela força sobre o corpo “Realizar trabalho”, portanto, é transferir energia. 
  4. 4. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 4 Exemplo : Trabalho realizado sobre o corredor de 100 m rasos: 2,1 x 104 J Trabalho realizado sobre maratonista (42 142 m): 5,9 x 106J P. A. Willems et al, The Journal of Experimental Biology 198, 379 (1995) Potência do corredor de 100 m rasos: Potência do corredor de maratona: W816 60s602 J105,9 P 6 mar     W2100 s10 J102,1 P 4 100    Energia/Trabalho -Potência 100 m RASOS MARATONA:X
  5. 5. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 5 Indústria Educação Mobilidade Local de Trabalho Entretenimento Lar Saúde Cidades Iluminação A energia faz parte essencial de nossas vidas diárias. Motivações para as Energias Renováveis
  6. 6. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 6 Mudanças ClimáticasRecursos LimitadosCrescimento Demográfico Crescimento Populacional: 7.5 bill. in 2020 (+1.1 bill.) Megacidades: (>10 mill. pessoas) 27 megacidades em 2025 Source: UNO Aumento do consumo de electricidade. Geopolítica: Meia dúzia de países detêm 70% das reservas de petróleo e gás natural. Flutuações Preço Petróleo Devido ao aumento da eficiência: - Crescimento da electrificação da Sociedade. Objectivos: Programas políticos que visam a redução a longo prazo das emissões de CO2. Aumento da procura de energias renováveis. Crescimento Económico com aumento de consumo de energia eléctrica Motivações para as Energias Renováveis
  7. 7. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 7 A definição mais aceite para desenvolvimento sustentável é o desenvolvimento capaz de suprir as necessidades da geração actual, sem comprometer a capacidade de atender as necessidades das futuras gerações. É o desenvolvimento que não esgota os recursos para o futuro. Muitas vezes, desenvolvimento, é confundido com crescimento económico, que depende do consumo crescente de energia e recursos naturais. Esse tipo de desenvolvimento tende a ser insustentável, pois leva ao esgotamento dos recursos naturais dos quais a humanidade depende. Para ser alcançado, o desenvolvimento sustentável depende de planeamento e do reconhecimento de que os recursos naturais são finitos. Motivações para as Energias Renováveis Desenvolvimento sustentado
  8. 8. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 8 2013 Motivações para as Energias Renováveis Desenvolvimento sustentado
  9. 9. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 9 2030 As Necessidades energéticas duplicam ! Motivações para as Energias Renováveis Desenvolvimento sustentado
  10. 10. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 10 Objectivos de Política Interna  Redução da dependência do petróleo.  Criação de emprego.  Crescimento económico (Fontes de energia locais). Impacto Global  Europa: atenuar as alterações climáticas.  China: Balanceamento entre crescimento económico e poluição.  Governos de todo o mundo: disponibilizam fundos para tecnologias ambientais. Independência Energética  Fontes de energia locais reduzem volatilidade de preços.  Redução de pagamentos ao exterior em divisas, a regiões instáveis do mundo.  Redução da dependência energética de poucas regiões chaves (Rússia, Arábia saudita, Líbia Angola ,Venezuela)… Motivações para as Energias Renováveis
  11. 11. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 11 Alterações Climáticas Os líderes europeus apoiam os esforços para diminuírem os efeitos das alterações climáticas. Os transportes são responsáveis por cerca de 15% das emissões de CO2 a nível mundial. Em 1992, Portugal ratificou a Convenção da Nações Unidas para as Alterações Climáticas (UNFCCC), que pediu aos países industrializados para que fizessem esforços voluntários para reduzir os gases com efeito de estufa.  A Política energética da EU é fornecer energia a preços acessíveis, contribuindo simultaneamente para maiores objectivos sociais e climáticos. Países Desenvolvidos Baixos custos de manutenção de veículos suportam objectivos de desenvolvimento económico. Poluição do ar urbano e o aumento acelerado das importações de petróleo são o motor dinamizador para a electrificação. A China estabeleceu os seus objectivos de redução das emissões de carbono da sua economia. A Falta de infra-estruturas, (redes) é um factor enorme. Motivações para as Energias Renováveis
  12. 12. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 12 Energia das Correntes Marítimas e Marés Energia Hídrica Energia Solar Fotovoltaica Energia Eólica Energia Renováveis - Limpas Neste trabalho vamos dedicarmo-nos á energia do vento- Energia Eólica
  13. 13. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 13 Energia Eólica: O vento Originado no deslocamento de massas de ar provocados pelo aquecimento desigual da superfície terrestre pela radiação solar, aliado ao movimento rotacional da Terra: Definido como o movimento horizontal do ar com relação ao solo; Velocidade e direcção variam com a altura, tempo, rugosidade do solo, localização geográfica… Ventos predominantes
  14. 14. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 14 Energia Eólica: O vento Brisa Marítimas e Continentais Estas brisas funcionam de acordo com a temperatura das águas marinhas e do continente, consequentemente pelas diferenças locais de pressão. A brisa marinha acontece normalmente durante o dia, pois as águas demoram mais para se aquecerem do que a terra em si. Assim logo depois que começa a passar o dia, o continente se torna mais quente que as águas, criando uma zona de baixa pressão e atraindo portanto os ventos. Deste modo, os vento vêm em direcção do mar para o continente. Já as brisas continentais acontecem normalmente no período da noite. É nesse período que começa a esfriar a Atmosfera, contudo, as águas demoram mais para se resfriarem e desta maneira a zona de baixa pressão se encontra agora sobre as águas. Portanto as brisas serão no sentido continente-mar.
  15. 15. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 15 Energia Eólica: O Ciclo do vento
  16. 16. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 16 > 8 7- 8 6-7 4-6 < 4 Wind power penetration 0.0% 5.0% 10.0% 15.0% 20.0% 25.0% Denmark Spain Germany Ireland Portugal Greece Netherlands EU %ofelectricityconsumption Source: BTM Consult ApS - September 2005 Wind power penetration 0.0% 5.0% 10.0% 15.0% 20.0% 25.0% Denmark Spain Germany Ireland Portugal Greece Netherlands EU %ofelectricityconsumption Source: BTM Consult ApS - September 2005 (10 m/s = 22.4 mph) Energia Eólica: O vento Recursos do vento, na Europa a 50 metros do nível do chão…
  17. 17. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 17 ms-1 Wm-2 ms-1 Wm-2 ms-1 Wm-2 ms-1 Wm-2 ms-1 Wm-2 > 8.0 > 600 > 8.5 > 700 > 9.0 > 800 > 10.0 > 1100 > 11.0 > 1500 7.0-8.0 350-600 7.5-8.5 450-700 8.0-9.0 600-800 8.5-10.0 650-1100 9.5-11.0 900-1500 6.0-7.0 250-300 6.5-7.5 300-450 7.0-8.0 400-600 7.5-8.5 450-650 8.0-9.5 600-900 4.5-6.0 100-250 5.0-6.5 150-300 5.5-7.0 200-400 6.0-7.5 250-450 6.5-8.0 300-600 < 4.5 < 100 < 5.0 < 150 < 5.5 < 200 < 6.0 < 250 < 6.5 < 300 10 m 25 m 50 m 100 m 200 m (c) 1997 Risø National Laboratory, Denmark Energia Eólica: O vento Recursos do vento , sobre o mar Europeu, a 5 alturas padrão…
  18. 18. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 18  E.U.A e a China, produzem mais de 1/3 dos MWs mundiais.  Espera-se que a China assuma a posição #1 em 2015. Source: BTM Consult [3] MW % Mundo 35,195 22% 25,853 16% 25,813 16% 18,784 12% 10,827 7% 4,845 3% 4,775 3% 4,340 3% 3,474 2% 3,408 2% 22,770 14% Energia Eólica: O vento Ranking do paises produtores de Energia Eólica…
  19. 19. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 19 Energia Eólica: O vento Recursos do vento, em Portugal Potencial Eólico Velocidades do vento
  20. 20. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 20  São necessárias pelo menos um ano de medições, a fim de tomar todas as variações sazonais em conta.  Se se usarem dados de mais anos, maior imprevisibilidade é tida em conta...  Se a temperatura for medida em simultâneo com a velocidade do vento, é possível calcular se o tipo de turbina a instalar terá ou de se de alta/baixa temperatura.  As medições no local são necessários a fim de investigar o regime de vento predominante. Regime do vento, turbulência, rosa dos ventos, e a velocidade do vento são factores que podem facilmente mudar com a complexidade morfológica do tereno próximo envolvente... Rosa dos ventos Energia Eólica: O vento Onde montar Turbonas eólicas (aerogeradores)? É necessário fazer uma avaliação adequada das velocidades e variações do vento!...
  21. 21. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 21 História da Energia Eólica Desde o início da história escrita, que o homem aproveita a energia do vento. A energia eólica impulsionava os barcos egípcio ao longo do rio Nilo, em 5000 AC….. Por volta de 200 AC, na China, eram usados moinhos de vento para bombeamento de água… …Enquanto que os moinhos de vento de eixo vertical com velas tecidas de junco, eram usados na moagem de grãos na Pérsia e no Médio Oriente!....
  22. 22. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 22 Moinhos de vento História da Energia Eólica …Foram usados pelos romanos desde o sec VII…. …No sec XII…. Na Europa ocidental apareceram os primeiros moinhos de eixo horizontal…. Semelhantes aos que ainda existem na Holanda… …Eram essencialmente usados para moer grão e bombagem de água…
  23. 23. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 23 Sabe-se também que os chineses, há mais de 1500 anos atrás, tinham grandes veleiros e que possivelmente viajaram até á África… História da Energia Eólica Os Vikings usaram grandes navios a vela para navegarem para a Inglaterra, Escócia, País de Gales e Irlanda. Acredita-se também que eles viajaram até tão longe quanto a América do Norte, com o uso de energia eólica…. Os fenícios e gregos também… É difícil, encontrar na história um momento em que o homem não tenha feito grande uso da força do vento… a não ser … actualmente! Já os navegadores portugueses e espanhóis usaram caravelas na época dos descobrimentos... A energia do vento foi o motor de desenvolvimento até á invenção da máquina a vapor...
  24. 24. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 24 História da Energia Eólica Mesmo hoje!...
  25. 25. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 25 Don Quixote lutando contra “Gigantes”!... História da Energia Eólica Lutar com moinhos de vento!... É uma longa história!
  26. 26. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 26 As construções da altura utilizavam eixos verticais para aplicar o princípio de arrasto da energia do vento. Este tipo de moinhos foi maioritariamente encontrado nos países Árabes. História cronológica da Energia Eólica PERSIA 500 AC O desenvolvimento de barcos de vela levou directamente ao desenvolvimento do primeiro dispositivo de energia eólica, registada na Pérsia (Médio Oriente). As velas foram usadas ​​para mover uma pedra do moinho (Mó), para a moagem de grãos. Foram vistos pela primeira vez na Pérsia, cerca de 500 AC. Algumas versões também foram usadas ​​para bombear água para irrigação simples de terras agrícolas e de água potável.
  27. 27. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 27 1000 DC Europa 1300 - 1850 A tecnologia que converteu a força da água para moer grãos, também foi usada nos moinhos de vento. A única diferença é que o movimento do veio vem do vento em vez da água corrente. História cronológica da Energia Eólica Com o desenvolvimento das velas, os dispositivos eólicos tornaram-se mais potentes. O dispositivo mostrado era muito comum por volta de 1000 DC. Dispositivos semelhantes podem ser vistos ainda hoje em Chipre e nas ilhas gregas. Eles ainda são usados ​​para bombear água para o gado e uso agrícola. A diferença entre este projecto e os modelos anteriores, é que as velas são moldadas de forma mais eficiente para capturar o vento e giram verticalmente. Os dispositivos anteriores tinham velas semelhantes ás utilizadas pelos navios de vela. Este tipo de projecto se tornou-se familiar para as pessoas na Europa entre 1300 e 1850. O design é muito mais parecido com os tradicionais moinhos de vento que vemos hoje em dia. Foi projectado especificamente para a moagem em grande escala de cereais. Acredita-se que o projecto foi desenvolvido a partir de rodas de água, iniciais.
  28. 28. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 28 EUROPA - 1800s – Energia Eólica http://www.technologystudent.com/energy1/wind3.htm Durante os anos de 1800s, a tecnologia dos moinhos de vento evoluiu lentamente. Os Moinhos de vento como o que se apresenta, foram utilizados principalmente para moagem de grãos (Holanda) e, ocasionalmente, para o bombeamento de água. No sul da Inglaterra, grandes áreas de terras de pântano, foram drenadas para se tornar terras agrícolas através da utilização destes dispositivos eólicos. História cronológica da Energia Eólica
  29. 29. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 29 Na época de 1800, o moinho de vento Halladay era muito popular, tendo sido fabricados aos milhares. Este modelo básico foi fiável e usado até aos anos de 1940. Foram construídos grandes versões deste modelo, alguns com rotores (pás) de 18 metros de comprimento. EUA- 1800s – Energia Eólica Nos EUA, os dispositivos movidos a vento, como este, foram desenvolvidos para bombear água. Foram especialmente úteis em zonas áridas, onde foram necessários poços profundos para encontrar água potável. Com o desenvolvimento da energia eléctrica, os cientistas e engenheiros desenvolveram formas de produção de energia eléctrica através do uso de geradores eólicos (também conhecidos como turbinas). Experimentos ocorreram na Rússia, EUA, França, Alemanha e Grã-Bretanha. Embora esses experimentos mostrassem que poderiam produzir electricidade, verificou-se que nunca nas quantidades necessárias para atender às necessidades da indústria ou de um grande número de população. Na década de 1930, foi utilizada pela primeira vez, uma das maiores máquinas experimentais, chamada de máquina de Palmer-Putman. Era capaz de produzir 1,25 megawatts de electricidade. No entanto, os materiais disponíveis no momento, diminuíam grandemente a sua eficiência, e era de difícil manutenção. Tinha rotores com 50 metros, que eram a enormes em comparação com outros projectos. História cronológica da Energia Eólica
  30. 30. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 30 A primeira turbina eólica na produção de energia eléctrica!...  A primeira turbina eólica de geração de energia eléctrica, era uma máquina de carregamento de baterias (há mais de 100 anos!...), instalada em Julho de 1887 por um académico escocês, James Blyth, para iluminar sua casa de férias em Marykirk, Escócia.  Alguns meses mais tarde, o inventor norte-americano Charles Brush construiu a primeira turbina eólica operada automaticamente para produção de electricidade, em Cleveland, Ohio. 18 m de altura, pesava 4 toneladas e movia um gerador de 12 kW.  Na Dinamarca, em 1900, havia cerca de 2500 moinhos de vento para cargas mecânicas, tais como bombas e moinhos, produzindo um pico de potência combinado estimado em cerca de 30 MW. História cronológica da Energia Eólica
  31. 31. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 31 O corpo principal do dispositivo era construído de uma forma semelhante à do corpo de um avião. A Tecnologia do avião foi aplicada com sucesso ao dispositivo, tornando-se no dispositivo mais eficiente do seu tempo. No entanto, a evolução da geração de energia eléctrica, através da energia eólica, era lenta na década de 1950 e 1960. Isso porque, os combustíveis fósseis eram relativamente baratos. Ao longo da década de 1960, um engenheiro alemão chamado Ulrich Hutter projectou uma série de geradores eólicos que usavam materiais modernos, como fibra de vidro e tipos de plásticos. Materiais mais leves significa que o dispositivo poderia operar em ventos mais fracos, gerando electricidade. Lenta, mas seguramente, as turbinas eólicas começaram a ser economicamente viáveis, para a sua construção e manutenção!.... Depois da WWII História cronológica da Energia Eólica Após a Segunda Guerra Mundial, a procura por geradores de energia eólica eficientes (turbinas) foi reiniciada. Na Dinamarca, foi desenvolvida a Turbina de Gedser, que esteve em funcionamento até meados dos anos de 1960s. Era uma turbina de 200 quilowatts. Os rotores tinham uma afinação do ângulo para pegar o vento de forma mais eficiente (set pitch).
  32. 32. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 32 Devido, principalmente, ao rápido aumento dos preços do petróleo ao longo dos anos 1970 e 1980, o desenvolvimento de geradores eólicos (turbinas) foi acelerado. Actualidade História cronológica da Energia Eólica Recentemente, guerras e governos instáveis ​​nas regiões produtoras de petróleo, levou ao entendimento de que formas alternativas de produção de energia, tinham que ser desenvolvidas. Alguns projectos modernos são mostrados a seguir. Eles são construídos a partir de materiais compósitos que são leves e muito fortes. Além disso, há uma maior compreensão de que o uso de combustíveis fósseis para produção de energia eléctrica, provoca poluição que prejudica o meio ambiente e que provoca o aquecimento global.
  33. 33. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 33 Alguns engenheiros e cientistas acreditam que a resposta para grandes parques de geradores eólicos está no mar. O ruído que eles produzem não será ouvido e se situam a milhas da costa, que não serão sequer vistos. No entanto, são muito mais caros para localizar e manter no mar. Além disso, o sal da água do mar significa que os materiais utilizados para os fabricar, tenham que ser especialmente tratados de modo que estejam protegidos. Isso aumenta o custo global de fabrico e montagem de forma significativa. No entanto, este pode ser o futuro para a produção em larga escala de energia eléctrica através de turbinas eólicas . Os geradores de energia eólica raramente são vistos isoladamente, sendo normalmente colocados em grupos, formando parques eólicos. Esta é a forma mais eficiente de produção de electricidade a partir do vento, inseri-la na rede eléctrica nacional. Geradores simples são normalmente muito menores e usados em campos agrícolas ou em áreas remotas, onde não é possível a ligação á rede nacional. Os parques eólicos tendem a ser localizados na zona rural, longe de cidades e das pessoas. Muita gente acredita que essas grandes estruturas estragam o visual da zona rural. Os geradores eólicos geram ruído. Diz-se que cada um produz um ruído tão alto quanto um motor de automóvel á velocidade de 120 Km/h. Actualidade História cronológica da Energia Eólica
  34. 34. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 34 Como o ar se move, produzindo vento A energia eólica é gerada pelo movimento do ar. À medida que o sol aquece a terra, o ar acima também se aquece e sobe. O ar frio, em seguida, substitui o ar ascendente. Isso cria os ventos que sentimos na maioria dos dias do ano. O diagrama acima, mostra como funciona este "sistema". O ar tende a aquecer a um ritmo mais rápido sobre a terra, porque a terra retém mais o seu calor. Sobre o mar, o ar aquece mais lentamente devido a que o calor do sol é lentamente arrefecido por água fria. Se você estiver no litoral ou zona costeira, você provavelmente vai achar que o clima é mais ventoso e arejado do que no interior. Isso ocorre porque os ar quente sobe sobre a terra, e ar frio substitui-o sobre o mar. Energia Eólica: O vento
  35. 35. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 35 Energia Cinética Energia Mecânica Energia Eléctrica Eficiência total: 42 – 50% hoje… Máxima teórica é 59.3% (sem perdas). Componente Rotor Engrenagens Gerador Conversor Eficiência 45-52% 95-97% 97-98% 96-99% Turbinas Eólicas: Conversão de energia Convertendo de uma forma de energia para outra
  36. 36. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 36 Turbinas Eólicas: Conversão de energia O trabalho realizado pela energia cinética de uma unidade de massa de fluido em fluxo é: 2 mV EW 2 C  Da Expressão da potência : Δt W P  Usando a densidade do ar (), a velocidade do fluxo (V), e a área perpendicular ao fluxo (A), o fluxo de massa torna-se: VAQm Δt m    Pelo que a potência total disponível é: 3 avail AVP ½ s)V(kgAm /  Massa do fluxo de ar )m(kgDensidade 3 /Densidade do ar )(mÁreaA 2  s)(mfluidodoVelocidadeV /
  37. 37. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 37 •Energia do vento – Efeito da área varrida, A – Efeito da velocidade do vento, V – Efeito da densidade do ar,  R Area varrida: A = πR2 Area do círculo varrida pelo rotor (m2). Potência = ½ρAV3 Turbinas Eólicas: Conversão de energia A força do vento –  -O ar tem uma densidade de cerca de 1,23 kg/m3 A
  38. 38. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 38 Fluxo através de um Conversor de Energia O vento é uma corrente de fluido de fluxo livre. O dispositivo de extracção de energia (de qualquer tipo), está submerso nesta corrente, e pode converter apenas uma certa quantidade da energia total disponível no fluxo do fluido, mas não toda! A Conversão de energia a partir de correntes de fluido de fluxo livre é limitada, porque a extracção de energia implica diminuição de velocidade do fluido (diminuição da energia cinética do fluxo), que não pode cair abaixo de zero, o fluxo deve continuar viajando e não pode parar completamente. Além disso, a turbina é uma obstrução ao fluxo do fluido (ar). Alguns fluidos podem não passar através da turbina e podem simplesmente fluir em torno dela. Turbinas Eólicas: Conversão de energia
  39. 39. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 39 Pontos: (1) A montante do rotor. (2) Á frente do rotor. (3) Após o rotor. (4) A jusante do rotor. (2) (3) (4) V 2/3V1 1/3V1 P P1 P2 P3 Source: ”Wind Energy Systems”, Gary L. Johnson (modified) A distância entre (2) e (3) é assumida infinitesimal. Fluxo através de um Conversor de Energia A conversor de energia (disco actuador) Turbinas Eólicas: Conversão de energia V1 V4 13 1 4 VV  Coeficiente de Potência do RotorCp Onde:   Densidade do ar. A  Área varrida pelo rotor 3 12 1  pCρAVP V1  Velocidade do vento incidente Fluxo de fluido (1)
  40. 40. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 40 Teoria do binário das Turbinas Eólica Condições físicas importantes:  A velocidade do fluido cai gradualmente antes e depois o disco actuador (dispositivo de extracção de energia) e a diferença de pressão se acumula ao longo do disco.  A velocidade do fluido do outro lado do disco actuador não muda: V2=V3  A pressão a montante do disco actuador e a pressão medida a jusante, são iguais à pressão estática do fluido sem perturbação: P1=P4=Pa Conservação linear do Binário : O trabalho é feito somente através do disco actuador entre os estados (2) e (3). A força sobre o disco actuador - o impulso T, é igual e oposto à força sobre o conteúdo do volume de fluido de controlo: T=A(P2-P3) E da conservação linear do Binário segue-se também que: T=m(V1-V4) Impulso (T): é a força axial produzida por uma hélice (ou pelo fluxo de um jacto) e usado mover um corpo imerso num fluido. Binário: é a carga em termos de energia [N.m] que oferece movimento positivo (em turbinas) ou uma força de travagem negativo (em hélices) rotativas. É basicamente proporcional ao impulso. Turbinas Eólicas: Conversão de energia
  41. 41. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 41 Teoria do binário das Turbinas Eólica Usando as relações de Bernoulli: Binário e impulso estão ligados às forças aerodinâmicas (elevação (lift) e arrasto (drag)), criadas pelo fluido que flui ao redor das pás da hélice ou da turbina. A produtividade de uma hélice é medida pelo impulso, enquanto que o binário é a carga de que o maquinismo terá que superar. A produtividade (mas não a eficiência) de uma turbina é medida pelo binário produzido, enquanto que o impulso é uma força axial inútil que a carcaça da turbina ou base deve suportar. .. Turbinas Eólicas: Conversão de energia Para o fluxo subsónico, o teorema de Bernoulli é aplicável: ConstanteV 2 1 p 2   Em que p é a pressão estática do ar e 1/2 V2 é a pressão dinâmica do ar ( é a densidade do ar e V é a velocidade do ar). Esta hipótese corresponde também em considerar um fluido ideal não compressível. V Vsuperior Vinferior  p diminui e V fica maior, sendo a soma de p+1/2V 2 constante.
  42. 42. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 42 Teoria do binário das Turbinas Eólica Usando as relações de Bernoulli: Nenhum trabalho é feito entre os estados (1) e (2) e (3) e (4), o que nos permite usar as relações de Bernoulli para os dois volumes de controlo separados, a montante e a jusante do disco: 2 12 2 11 VPVP  ½½  2 44 2 33 VPVP  ½½  )V(VPP 2 4 2 132  ½ A velocidade do fluido no disco actuador Considerando agora o facto de que o fluxo de massa de ar no disco actuador é: )V(VAV)VA(V 412 2 4 2 1  ½2AVm   pode ser aplicado para se obter: que dá (!): )V(VV 412  ½ Turbinas Eólicas: Conversão de energia L D M VR V1 α α CL Stall As forças resultantes estão representados na figura do lado direito: L = sustentação D = Arrasto M = momentum  O efeito global está representado na figura seguinte, onde as setas que saem do perfil representam uma aspiração, e as setas que vão para o perfil representam uma sobrepressão.
  43. 43. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 43 Factor de Indução Axial Se definirmos por factor de indução axial, também chamado de "factor de interferência", como a diminuição fraccional na velocidade do vento entre o fluxo livre e o disco actuador: 1 21 V VV a   Então: a)(1VV 12  e 2a)(1VV 14  Além disso, a potência de saída do dispositivo de conversão de energia, é igual ao tempo de impulso vezes a velocidade no disco: )VVAVVTP 2 4 2 122out  (½ Definição do coeficiente de potência CP e o limite de Betz Albert Betz foi um físico alemão que em 1919 concluiu que nenhuma turbina eólica pode converter mais do que 16/27 (59.3%) da energia cinética do vento em energia mecânica no rotor. Até aos dias de hoje isto é conhecido pelo limite de Betz ou a lei de Betz. Este limite nada tem a ver com ineficiências no gerador mas sim na própria natureza das turbinas eólicas. O coeficiente de potência de uma turbina eólica, é uma medida do grau de eficiência da turbina eólica, na conversão da energia do vento em electricidade. Turbinas Eólicas: Conversão de energia
  44. 44. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 44 Para um aerogerador ser 100% eficiente precisaria provocar uma paragem total na massa de ar em deslocação - mas nesse caso em vez de pás seria necessário uma massa sólida cobrindo 100% da área de passagem e o rotor não rodaria e não converteria a energia cinética em mecânica. No outro extremo se tivéssemos uma turbina com apenas uma pá a maior parte do vento passaria "falhando" essa pá e mantendo toda a energia cinética. Definição do coeficiente de potência CP e o limite de Betz Entre estes dois extremos existe um pico ou ponto máximo de rendimento que é o limite de Betz. O máximo teórico que qualquer design de um aerogerador pode extrair é de 0.59 (i.e. não mais do que 59% da energia do vento pode ser extraída por um gerador eólico). Mas quando se juntam mais alguns requisitos de engenharia - principalmente força e durabilidade - os valores reais atingidos estão bastante abaixo do limite de Betz com valores entre os 0.35 - 0.45 a serem usados mesmo entre os mais bem desenhados aerogeradores Turbinas Eólicas: Conversão de energia
  45. 45. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 45 Definição do coeficiente de potência CP e o limite de Betz Fluxo de fluido (1) (2) (3) (4) conversor de energia (disco actuador) A )VVAVVTP 2 4 2 122out  (½ Podemos agora definir CP como a relação entre a potência convertida a potência disponível no fluxo de fluido: 3 11 P AV Pout )(VEntradadeventodoPotência RotornoPotência C ½  23 1out a14aAVP )(½  e Combinando, vem  2 P a14aC  O coeficiente de potência CP é uma função do Factor de Indução axial. O ideal desta função (que é um valor máximo para CP) pode ser encontrado a partir das suas primeiras e segundas derivadas, sendo o máximo alcançado: 3 1 a  O que nos conduz a uma CP óptima máxima CPMax=16/27=0,5926≈59,3%!!!!!!!!!!!!!! 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Cp V4/V1 Turbinas Eólicas: Conversão de energia
  46. 46. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 46 Fluxo de fluido (1) (2) (3) (4) conversor de energia (disco actuador) A Definição do coeficiente de potência CP e o limite de Betz )VVAVVTP 2 4 2 122out  (½ 4 2 4 2 1out AVm)VVmP   2 VV V 41 2                        2 1 4 1 43 1out V V 1 V V 1AVP ½½→ Se: 3 1 V V 1 4  27 16 AVP 3 1outMax  ½ LIMITE DE BETZ = Cp vale 16/27 = 59,3%!!!!!!!!!!!!!! Turbinas Eólicas: Conversão de energia
  47. 47. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 47 2 )()( 3 3 2 1 AV velocidadeáreadensidadePotência    V = 10 m  A = (2 m)2 = 4 m2   = 1.2 kg/m3 Turbinas Eólicas: Conversão de energia Exemplo:     2 sm104mmkg1.2 P 323  s m N2400 s m s mkg 2400 s mkg 2400 23 2      W2400 s mN 2400P    Máximo teórico Limite de Betz: 59,3% do teórico é a quantidade máxima extraível por um dispositivo de conversão de energia eólica (WEC). W1423.2W)(24000.593PBetz  Máximo Prático
  48. 48. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 48 Definição do coeficiente de potência CP e o limite de Betz Conclusões: Só um máximo de 59,26% da energia eólica disponível é que pode ser convertida em energia mecânica, em condições ideais, qualquer que seja o dispositivo de conversão. A velocidade do vento alcançada pelo dispositivo de conversão é de 2/3 da velocidade do vento disponível a montante (upstream), e a velocidade do vento medida a jusante (downstream) é de 1/3 da velocidade inicial disponível, quando a potência máxima é extraída. A velocidade do vento a jusante (downstream), mais elevada ou mais baixa do que 1/3 de V1, levará a conversão de energia menor do que o máximo ideal Na prática a eficiência de conversão de energia de qualquer dispositivo real, será ainda de ser reduzida por várias perdas aerodinâmicas, pelo que (CP <CP, max), bem como as perdas mecânicas e eléctricas (ηm, ηel)! Turbinas Eólicas: Conversão de energia
  49. 49. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 49 Definição do coeficiente de potência CP e o Coeficiente de Impulso CT A potência real de qualquer dispositivo de conversão de energia de um fluxo livre de fluido, pode ser expressa como se segue: elmeP 3 1outMax CAVP ,½   Do mesmo modo, o coeficiente de impulso pode ser definido como uma função do factor de indução axial e usado para expressar a força máxima de impulso sobre o dispositivo de conversão de energia:      a14a AV a14aAV DinâmicaForça impulsoForça C 1 1 T    2 2 ½ ½   Á potência de saída máxima (a = 1/3), CT tem um valor de 8/9. O coeficiente de impulso CT, para uma turbina eólica ideal, é igual a 4 a (1-a). CT tem um máximo de 1,0, quando a = 0,5 e a velocidade a jusante (downstream), é zero. Turbinas Eólicas: Conversão de energia
  50. 50. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 50 Valor máximo de CP e de CT Assumindo que para as condições ideais o factor de indução axial não seja superior a 0,5. Em conversores reais de energia eólica, devido a padrões de fluxo complicados, o coeficiente de impulso CT, pode até exceder o seu máximo ideal, mas o coeficiente de potência CP não pode nunca atingir o seu valor máximo. V4/V1 →Betz inválido CT CP Factor de Indução axial Source: ”Wind Energy Explained”, J. F. Manwell et al. Source: ”Aerodynamics of Wind Turbines”, Martin O.L. Hanse AumentodeCT O coeficiente de potência CP varia com a velocidade do vento, a velocidade angular do rotor e o ângulo das pás . Turbinas Eólicas: Conversão de energia
  51. 51. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 51  Taxa de velocidade da ponta de uma turbina eólica (Tip Speed Ratio) Turbinas Eólicas: Conversão de energia Se dividirmos uma lâmina em pequenos troços, como descrito na figura do lado direito, podemos considerar cada seção como uma pequena asa, calcular as forças e, em seguida, somar cada contribuição para obter as forças globais. r Vr  R Vr = r  a velocidade relativa do ar é igual e oposta. Para entender o que acontece numa única secção, podemos considerar a figura á esquerda :  r é a velocidade do ar devido à rotação; A velocidade da lâmina, devido à rotação, é maior em movimento a partir do centro do rotor até à ponta; se atribuir a velocidade de rotação  a velocidade linear relativa da lâmina devido à rotação é:
  52. 52. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 52  Taxa de velocidade da ponta de uma turbina eólica (Tip Speed Ratio) Turbinas Eólicas: Conversão de energia    Se adicionarmos a velocidade do vento, temos que compor os vectores r e W para obter V, que é a velocidade do ar em relação à secção examinada. F1 F2 M  Se decompusermos Fa nas suas direcções, temos a componente F1 força de impulso e a F2 componente de binário.  A presença de W, origina um ângulo de ataque  que cria uma força aerodinâmica Fa. Fa α r W V  …e dá uma ideia de quanto o ângulo  é aberto. Quanto maior é  , menor é , por isso, é possível ter uma ideia também do ângulo de ataque.
  53. 53. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 53 Turbinas Eólicas: Conversão de energia  W1 R 1 α1 W2 2 α2 TIP  Taxa de velocidade da ponta de uma turbina eólica (Tip Speed Ratio) Em Turbinas de velocidade fixa Nas turbinas de RPMs fixas, o gerador está directamente ligado à rede, e isso significa que a velocidade de rotação do gerador é imposta pela frequência da rede. Assim, quando o vento aumenta, o ângulo de ataque aumenta, o binário sobre o rotor aumenta e o gerador opõe-se com um binário equivalente, sem alterar substancialmente a sua rotação. O aumento da potência (P = C), é apenas devido ao aumento do binário. O TSR muda devido a alterações da velocidade do vento sendo, R constante.
  54. 54. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 54 Turbinas Eólicas: Conversão de energia  Taxa de velocidade da ponta de uma turbina eólica (Tip Speed Ratio) Em Turbinas de velocidade variável  Nas turbinas de velocidade variável, é possível manter o ângulo de ataque constante, no seu valor ideal, para uma grande gama de velocidades de vento, como mostrado na figura seguinte. W3 1R 1α  W1 2R W2 3R TSR=constant TIP  O efeito sobre a captação de energia é notável. Neste caso, o gerador não está directamente ligado à rede; em particular, as correntes do rotor passam através de um conversor de frequência, enquanto o estator está ligado directamente à rede. Este sistema, denominado gerador duplamente alimentado (double fed generator- DFG), permite uma variação da velocidade de rotação de cerca de 60% da velocidade nominal e foi patenteado pela Vestas, sob o nome Opti-Speed ®.
  55. 55. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 55  A velocidade máxima do ar é alcançada na ponta da lâmina:  Taxa de velocidade da ponta de uma turbina eólica (Tip Speed Ratio) Turbinas Eólicas: Conversão de energia VR = R  Com base neste valor um importante parâmetro é definido para descrever o desempenho do rotor, a Taxa de velocidade da ponta de uma turbina eólica lambda () ou TSR:  (TIP SPEED RATIO: Rápido Mais rápido TIP Hub W ΩR TSR  11 V R V v ventodoVelocidade rotordopontadaVelocidade TSR      f2ΩSendo: V 1 – Velocidade do vento [m/sec]. v = R – Velocidade da ponta da pá (rotor) [m/sec]. R – Raio do Rotor (comprimento da pá) [m]. =2f – É a velocidade angular[radiano/sec ]. f - É a frequência da rotação [Hz], [sec-1 ].
  56. 56. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 56 R V TSR = Onde,  = Veloc. Rotacional em radianos/sec. R = Raio do Rotor. V = Veloc. do Vento R R  Taxa óptima de velocidade da ponta de uma turbina eólica (optimal Tip Speed Ratio) Turbinas Eólicas: Conversão de energia Porque o ângulo de ataque é dependente da velocidade do vento, há uma relação de ponta-velocidade ideal.  É Por vezes referenciado por .
  57. 57. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 57  Taxa óptima de velocidade da ponta de uma turbina eólica (optimal Tip Speed Ratio) (λotm) - A TSR óptimo para a extracção máxima de energia é deduzida pela relação entre o tempo necessário para que o vento perturbado pela passagem de uma pá, a restabelecer-se e o tempo que a próxima pá leva a mover-se para a localização da pá anterior. Estes tempos são tw e ts, respectivamente. n - é o número de lâminas ou pás,  - é a frequência de rotação do rotor, S - é o comprimento da corrente perturbada de vento, V1 - é a velocidade do vento.  sec n 2 ts     sec V S t 1 w  Se ts > tw, algum vento não é afectado. Se tw > st, algum vento não é deixado fluir através do rotor. A extracção de potência máxima ocorre quando os dois tempos são aproximadamente iguais: tw  ts. Turbinas Eólicas: Conversão de energia
  58. 58. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 58  Taxa óptima de velocidade da ponta de uma turbina eólica (optimal Tip Speed Ratio) Turbinas Eólicas: Conversão de energia O rácio de velocidade da ponta óptima, depende do número de pás de rotor n, da turbina de vento. Quanto menor o número de lâminas ou pás, mais rápido a turbina de vento tem de girar para extrair a potência máxima do vento. Para uma máquina de n pás, tem sido observado empiricamente, que s é igual a cerca de metade do raio do rotor… …ou a razão de (s/r) é aproximadamente igual a 0,5, assim, podemos escrever: Para n = 2, um rotor de duas pás, a potência máxima extraída do vento á Cpmax ocorre a: Para n = 3, um rotor com 3 pás, é um valor mais baixo de: Para n = 4, um rotor com 4 pás, é um valor ainda mais baixo de:
  59. 59. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 59 Se as lâminas usadas forem mal concebidas, resultando numa relação de velocidade da ponta muito baixa, a turbina eólica terá uma tendência para abrandar e parar. Se o aerofólio for projectado com cuidado, as proporções ideais de velocidade de ponta podem ser cerca de 25 - 30 por cento acima destes valores óptimos. Estes modelos rotor com aerofólio altamente eficientes, aumentam a velocidade de rotação das pás do rotor, gerando, por conseguinte, mais energia. Um projecto típico de três pás de rotor teria uma relação de velocidade de ponta de:  Taxa óptima de velocidade da ponta de uma turbina eólica (optimal Tip Speed Ratio) Turbinas Eólicas: Conversão de energia Se a relação de velocidade da ponta for muito alta, a turbina gira muito rápido através do ar turbulento, a potência extraída do fluxo de vento não será apenas de forma optimizada, e a turbina estará sob muito stress, com o risco de falha catastrófica.
  60. 60. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 60 CapacityFactor Tip Speed Ratio TSR Darrieus Moinho Holandês 4 Pás Savonius Multilâminas Americana Hélice ideal Hélice alta Velocidade Limite de Betz 59%Cp  Taxa óptima de velocidade da ponta de uma turbina eólica (optimal Tip Speed Ratio) Turbinas Eólicas: Conversão de energia
  61. 61. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 61 Solidez = 3a/A Turbinas Eólicas: Conversão de energia  Solidez do Rotor A solidez é a razão entre a área total da morfologia do rotor, pela área total varrida. Baixa solidez (0,10) = alta velocidade, baixo binário. Alta solidez (> 0,80) = baixa velocidade, binário elevado A R a
  62. 62. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 62  Efeito da esteira: (wake Effect) - o vento que abandona a turbina tem um conteúdo energético inferior, criando uma “sombra” na direcção a favor do vento. De facto, existe uma esteira por detrás da turbina, i.e., uma “cauda” de vento muito turbulenta e abrandada, em comparação com o vento que chega a turbina (expressão com origem na esteira produzida pelos barcos). Nos parques eólicos, por forma a evitar a turbulência ao redor das turbinas, a distância mínima lateral equivalente entre cada turbina é de três a cinco diâmetros de rotor. Nas direcções do vento dominante esta separação deve ser ainda maior entre 5 a nove vezes o dito diâmetro. Turbinas Eólicas: Conversão de energia
  63. 63. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 63 Turbinas Eólicas: Conversão de energia Efeito da esteira: Turbulência de uma turbina eólica Além disso, o fluxo real atrás da turbina tem, na verdade, uma determinada velocidade angular, oposta á a velocidade angular do rotor, isto é, o fluxo é ligeiramente rotacional e não é unidimensional! Isto faz com haja perdas de aerodinâmica. O fluxo de cisalhamento instável atrás da turbina induz turbulência na borda da esteira. A esteira rotacional é explicada por fenómenos de acção-reacção (deflexão) entre o fluxo do fluido e as lâminas ou pás) que extraem a energia a partir dele. http://www.public.iastate.edu/~huhui/Laboratory/photos/Wind-turbine/animation.gif
  64. 64. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 64 Moderate slope 2D-Ridge Slope =12° h/2 h Curva Gaussiana: 2 exp 0.5 , 1.1774 x z h L               3D3D3D3D High slope 2D-Ridge Slope =22° h/2 h D pos1 pos2 pos3 pos4 pos5 3D3D 3D 3D 3D3D 3D 3D Flat surface Turbinas Eólicas: Conversão de energia Efeito da esteira: Rugosidade do terreno L h Muito dependente da geometria da disposição das turbinas no parque Eólico
  65. 65. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 65 Turbinas Eólicas: Conversão de energia Efeito da esteira: Densidade de agrupamento de Turbinas eólicas Como extrai energia do vento, a turbina deixa atrás de si um rastro caracterizada por ventos reduzidos e aumento dos níveis de turbulência. Uma turbina operando na esteira de uma outra turbina, vai produzir menos energia e sofrer maior carga estrutural. Regra de ouro é que as turbinas de vento não devem de estar mais perto do que 5 vezes o seu diâmetro, sem perder o potência significativa… d 5d Potência que uma turbina eólica pode gerar por unidade de área de terreno: Potência da Turbina / área do terreno por Turbina Potência (W)= (Cp x ½ ρV1 3 x (π/4)d2) / (5d)2
  66. 66. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 66 Turbinas Eólicas: Conversão de energia Um parque eólico utiliza turbinas de vento com diâmetro d = 25m, e uma altura do hub de 32m. O factor de eficiência é de 50%.  Qual é a energia por unidade de área colhida pelo parque eólico, se a velocidade do vento for de 6m/s? (ρ=1,3Kg/m3)  Qual a energia produzida pela turbina eólica? Potência do vento por m2: ½ ρV1 3 = ½ 1.3kg/m3 x (6m/s)3 = 140W/m2 Potência da turbina eólica : Cp x potência por unidade de área x área = 50% x ½ ρV1 3 x (π/4)d2 = 50% x 140W/m2 x (π/4)(25m)2 = 34kW Exemplo: Efeito da esteira: Densidade de agrupamento de Turbinas eólicas
  67. 67. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 67  A turbulência nos parques eólicos é de 2 tipos: – Do terreno (Background turbulence); – Turbulência, feita pelas esteiras de outras turbinas.  Curto espaçamento entre as turbinas dá alta turbulência por esteira.  Alta turbulência reduz o tempo de vida da turbina de forma dramática. Dw=D + 2kX Turbinerotor X U V Slope = k Turbinerotor D                   2 2 111 kXD D CUV t O princípio de efeitos esteira em parques eólicos: k = Wake decay constant As perdas por efeito de esteira devem ser menores que 4-5%. Efeito da esteira: Turbulência em parques eólicos Turbinas Eólicas: Conversão de energia
  68. 68. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 68 Turbinas Eólicas: Conversão de energia Efeito de aceleração do vento: “Speed ​​Up Effect” Se você der uma caminhada por um desfiladeiro estreito, você vai notar que o ar fica comprimido no lado ventoso das montanhas, e sua velocidade aumenta consideravelmente entre os obstáculos ao vento. Isto é conhecido como um "efeito de túnel". Assim, se a velocidade do vento em geral, em terreno aberto for, digamos, 6 m/s, ele pode facilmente chegar a 9 metros por segundo num "túnel" natural. Colocar uma turbina eólica em tal túnel deve ser uma maneira inteligente de se obter velocidades de vento superiores nas áreas circundantes. Se houver muita turbulência pode anular a vantagem da velocidade do vento completamente, e os ventos de mudança pode causar um monte de stress inútil e desgaste da turbina eólica. Para obter um bom efeito de túnel, o túnel deve ser "baixinho“ e incorporado na paisagem. No caso das colinas serem muito ásperas e irregulares, pode haver muita turbulência na área, ou seja, o vento estará soprando em diferentes direcções , que mudam rapidamente.
  69. 69. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 69 Turbinas Eólicas: Conversão de energia Efeito de aceleração do vento: “Speed ​​Up Effect” Uma maneira comum de montar turbinas eólicas é colocá-los em colinas ou cordilheiras com vista para a paisagem circundante. Em particular, deve ser sempre uma vantagem ter a mais ampla visão possível na direcção do vento predominante na área. Nas colinas, normalmente as velocidades do vento são mais elevadas do que na área circundante. Mais uma vez, isso se deve ao facto do vento ficar comprimido no lado ventoso da colina, e uma vez que o ar atinge o cume pode expandir-se novamente na área de baixa pressão no lado sotavento da colina. Você pode notar que o vento na foto à direita, começa a ondular algum tempo antes de chegar á colina. Isto porque a área de alta pressão, na verdade, se estende a uma grande distância antes do topo da colina. Além disso, você pode perceber que o vento torna- se muito irregular, logo que passa através do rotor de turbina eólica. Como antes, se o monte é íngreme ou tem uma superfície irregular, irá aparecer uma quantidade significativa de turbulência, o que pode anular a vantagem de velocidades de vento superiores.
  70. 70. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 70 Muitos rotores diferentes!..... Turbinas Eólicas: Características – Rotação do Eixo
  71. 71. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 71 As turbinas eólicas podem ser classificadas em duas classes abrangentes, com base na orientação do rotor. Eixo Vertical (VAWT) Eixo Horizontal (HAWT) Turbinas Eólicas: Características – Rotação do Eixo
  72. 72. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 72 HAWT VAWT Configurações: Turbinas Eólicas: Características – Rotação do Eixo
  73. 73. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 73  Impulsionada pela força de arrasto (Drag force).  Nenhuma parte se move mais rápido do que o vento.  Vantagens – Aceita vento de qualquer direcção, sem precisar de sistema de orientação (yaw). – Funciona com vento de baixa velocidade – O gerador e a caixa de engrenagens podem ser montadas no chão.  Desvantagens – Tem metade da eficiência das de eixo horizontal. – Funciona a distancias mais perto do chão o que significa menor velocidade do vento. – Fraco autostart. A única turbina de eixo vertical, que é produzida comercialmente em qualquer volume, embora sem grande sucesso comercial, é a máquina Darrieus, em homenagem ao engenheiro francês Georges Darrieus que patenteou o projecto em 1931. Eixo Vertical Turbina Darrieus VAWTs ou TEEV Turbinas Eólicas: Características – Rotação do Eixo Vertical
  74. 74. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 74 Turbina Savonius de eixo vertical Turbina Darrieus de eixo vertical e pá recta. Turbina Darrieus de eixo vertical -Dispositivo “Lift” -Baixa solidez. -Stress da lâminas de aerofólio. -Mais eficiente do que os dispositivos de “Drag”. -Dispositivo “Drag” -Alta solidez. -Formas em copo são empurradas pelo vento . - Na melhor das hipóteses pode capturar cerca de 15% da energia do vento”. Turbinas Eólicas: Características – Rotação do Eixo Vertical VAWTs ou TEEV
  75. 75. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 75 Drag Designs: VAWT Savonius As diferentes forças de arrasto, fazem com que a turbina Savonius girar. Porque é um dispositivos do tipo arrastar, as turbinas Savonius extraem muito menos potência do vento do que outras turbinas do tipo “lift force” de tamanho similar. Grande parte da área varrida por um rotor Savonius deve de estar perto do chão, pelo que qualquer obstáculo ou pequeno monte, tem influência, tornando a extracção total de energia menos eficaz devido às baixas velocidades de vento encontradas em alturas mais baixas A turbina eólica Savonius foi inventada pelo engenheiro finlandês Sigurd Johannes Savonius em 1922. As Turbinas Savonius são uma das turbinas mais simples. Aerodinamicamente, são dispositivos do tipo força de arrasto (drag force), constituída por duas ou três pás. Olhando de cima para baixo sobre o rotor, parecem duas colheres com uma forma de "S" na seção transversal. Por causa da curvatura, as “colheres” experimentam menos arrasto quando em movimento contra o vento do que quando se deslocam a favor do vento. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/co mmons/9/99/Savonius_Querschnitt.png Turbinas Eólicas: Características – Rotação do Eixo Vertical VAWTs ou TEEV
  76. 76. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 76 Drag Designs: VAWT Savonius  A potência máxima de um rotor Savonius é dada por: 23 max vrhm0,36kgP   . Onde: h e r são o raio e a altura do rotor e v é a velocidade do vento. A velocidade angular do rotor é dada por: r v    sendo  a velocidade da ponta do rotor (TSR), que para as turbinas Savonius tem um valor de   1. Por exemplo, rotor Savonius feito de metades de bidon de gasóleo com h = 1 m e r = 0,5 m sob um vento de v = 10 m/s, irá gerar uma potência máxima de 160 W e uma velocidade angular de 20 rad / s (190 rotações por minuto). Turbinas Eólicas: Características – Rotação do Eixo Vertical VAWTs ou TEEV
  77. 77. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 77 http://www.bayatenergy.co.uk/Animated%20gif's/Airflow.gif Lift force Lift force Wind Airspeed due to rotation Resultant airflow (red arrow) forms positive angle of attack to wing Lift Designs: VAWT Darrieus. Maioria dos designs http://celloexpressions.com/wp-content/uploads/sites/3/2013/09/turbine-types.gif Turbinas Eólicas: Características – Rotação do Eixo Vertical VAWTs ou TEEV
  78. 78. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 78  A projecção da actuação força de sustentação sobre as pás de rotor de forma tangencial ao o plano de rotação, é que produz o binário numa VAWT. Turbinas Eólicas: Características – Rotação do Eixo Vertical  A força motriz é maior quando as lâminas cruzam o fluxo de vento, e é zero, quando as lâminas são paralelas ao fluxo, o que significa que o binário produzido por cada lâmina oscila substancialmente quando o rotor está rodando. Funcionamento
  79. 79. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 79 Turbinas Eólicas: – de Eixo Vertical : Vantagens VAWTs ou TEEV Caixa de velocidades e gerador na base da vertical, eixo do rotor. Utiliza fluxo de vento em todas as direcções (360 °). Construída no topo em edifícios para evitar turbulência nível do solo. Não necessita de mecanismo de direcionamento, aeromotores com mecanismos de transmissão potência complicados. Mais barata devido à menor altura necessária para uma operação eficaz. Não é necessário nenhum motor para posicionar as pás do rotor. Manutenção de rotina fácil, devido aos componentes estarem situado em posição vertical ao eixo do rotor.
  80. 80. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 80 Turbinas Eólicas: – de Eixo Vertical : Desvantagens VAWTs ou TEEV  Produz apenas metade da quantidade de energia que uma HAWT comparável.  Não pode aproveitar ventos mais elevados em altitudes superiores, devido à menor altura.  Desmontagem completa para manutenção.  Vibrações acentuadas em toda sua estrutura.  Tipos: Rotor Savonius : curva de rendimento em relação a velocidade, próxima da do rotor de multipás de eixo horizontal; indicado para aeromotores Rotor Darrieus: curva de rendimento característica próxima a dos rotores de três pás de eixo horizontal. São mais compatíveis com o uso em aerogeradores. mas como nestes os sistemas de transmissão já são bastante simples, o Darrieus perde uma das vantagens comparativas .
  81. 81. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 81 WindStor WindTree Wind Wandler  As VAWT ainda não tiveram sucesso comercial, mas ... Mag-Wind Todos os anos uma nova empresa vem prometendo um avanço revolucionário no desenho de turbinas eólicas, de baixo custo, que supera qualquer outra no mercado, e supera todos os problemas anteriores com as VAWTs. …podem geralmente ser instaladas nos telhados de uma cidade… onde o vento é geralmente fraco. VAWTs ou TEEV Turbinas Eólicas: – de Eixo Vertical : Perspectivas
  82. 82. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 82 Nacele Fundações Lâmina ou pá Hub (Cubo/concentrador) Torre ou mastro Principais partes de uma turbina eólica moderna. HAWTs ou TEEH Turbinas Eólicas: Eixo de Rotação Horizontal
  83. 83. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 83 Turbinas Eólicas: Aerodinâmica das turbinas de Eixo Horizontal Aerofólios e Conceitos Gerais de Aerodinâmica.  Há duas razões importantes pelas quais as lâminas das turbinas eólicas são capazes de girar com o vento: a terceira lei de Newton e o princípio de Bernoulli. 1) A terceira lei de Newton afirma que, para cada acção, há uma reacção igual e oposta. No caso de uma pá ou lâmina de uma turbina eólica, a acção de empurrar o ar contra a lâmina pelo vento, faz com que a reacção na lâmina seja desviada, ou empurrada.  Esta forma, conhecida como um aerofólio, é como uma lágrima desigual. O lado de sotavento da lâmina (downwind) tem uma curva grande, enquanto que o lado do vento (upwind) é relativamente plana. Uma vez que o ar se move mais rapidamente no lado curvo da lâmina, existe menos pressão sobre esse lado da lâmina. Esta diferença de pressão sobre os lados opostos da lâmina faz com que a lâmina seja “impulsionada" no sentido da curva do aerofólio. 2) Princípio de Bernoulli diz-nos que o ar em movimento mais rápido tem pressão mais baixa. Lâminas das turbinas eólicas são moldadas de modo que as moléculas do ar em movimento ao redor do curso da lâmina é mais rápido no lado a jusante da lâmina ( downwind), do que no lado da lâmina contra o vento (upwind).
  84. 84. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 84  Pelo corte duma secção das pás das turbinas eólicas têm a forma de aerofólios. A largura e o comprimento da lâmina, são funções do desempenho aerodinâmico desejado, da potência máxima desejada do rotor, e as propriedades aerodinâmicas assumidos e as considerações de resistência. Aerofólios e Conceitos Gerais de Aerodinâmica.  Aerofólios são estruturas com formas geométricas específicas, que são utilizadas para gerar forças mecânicas, devido ao movimento relativo do perfil aerodinâmico e um fluido circundante. As lâminas das turbinas do vento, usam aerofólios para desenvolver a energia mecânica. Turbinas Eólicas: Aerodinâmica das turbinas de Eixo Horizontal
  85. 85. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 85 Aerofólios e Conceitos Gerais de Aerodinâmica. Forma de aerofólio: Princípio de Bernoulli Vento Lift Secção do aerofólio duma Lâmina de Hélice Fluxo de ar mais rápido, baixa pressão Fluxo de ar mais lento, alta pressão α Ângulo de atack Velocidade do vento relativo Vr  Assim como as asas de um avião, as pás ou lâminas das turbinas eólicas usam a forma de aerofólio para criar forças de sustentação e maximizar a eficiência. Vr α  A linha média de curvatura é o lugar geométrico dos pontos a meio caminho entre as superfícies superior (extradorso) e inferior do aerofólio (intradorso). O ponto mais dianteiro e traseiro da linha média de curvatura está o bordo de ataque e o bordo de fuga, respectivamente. A linha recta que liga os bordos, é a linha de corda do aerofólio.  Ângulo de ataque () é definido como o ângulo entre a corda da lâmina e a direcção do vento relativo. Turbinas Eólicas: Aerodinâmica das turbinas de Eixo Horizontal
  86. 86. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 86 Aerofólios e Conceitos Gerais de Aerodinâmica. A força de sustentação (Lift force) É formada como consequência da pressão desigual nas superfícies superior e inferior do aerofólio e é perpendicular à direcção do movimento.  A forma de aerofólio é mais eficiente porque cria uma maior força de sustentação, minimizando a turbulência do ar. Para um aerofólio, a relação entre a força de sustentação e a força de arrasto deve ser maximizada.  A força de sustentação (Lift) é usada para vencer a gravidade, e quanto maior for, maior massa pode ser levantada do chão (num avião). A força de arrasto (Drag force) É definida como uma força paralela à direcção do fluxo de ar em sentido contrário. A força de arrasto é devido tanto às forças de atrito viscoso da superfície do aerofólio como á pressão desigual nas superfícies de aerofólio e voltados para e contra o fluxo de ar incidente.  A força de arrasto ou atrito (Drag), é a resistência do ar, é uma força que contraria o movimento das lâminas, levando-as a abrandar. A força de arrasto é sempre importante quando um objecto se move rapidamente através do ar ou da água. Aviões, carros de corrida, foguetes, submarinos e pás para turbinas eólicas, são todos concebidos para ter o mínimo de atrito possível. Turbinas Eólicas: Aerodinâmica das turbinas de Eixo Horizontal
  87. 87. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 87 Principais forças actuantes numa pá de turbina eólica. Turbinas Eólicas: Aerodinâmica das turbinas de Eixo Horizontal
  88. 88. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 88 2 ½ AW F C D D  2 ½ AW F C L L   Aerofólios e Conceitos Gerais de Aerodinâmica.  Como resultado, pode-se melhorar a eficiência quando turbina eólica gera electricidade. Os coeficientes de sustentação (Lift) e de arrasto (Drag), CL e CD, são definidos da forma seguinte:  Onde  é a densidade do ar, A é área do rotor, e W a velocidade relativa do vento (grandeza vectorial). FL e FD são as forças de sustentação e de arrasto respectivamente, e é usada a unidade de força por unidade de comprimento ( N/m). Máxima força de arrasto, com zero de sustentação (A e CD são grandes) D 2 ½ AWCF DD  V V Grande força de sustentação com pequena força de arrasto (A grande, CD pequeno. E CL muito alto). V L D R 2 ½ AWCF LL 22 DLR  Turbinas Eólicas: Aerodinâmica das turbinas de Eixo Horizontal
  89. 89. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 89 Turbinas Eólicas: Aerodinâmica das turbinas de Eixo Horizontal α = Baixo α = médio <10 º A força de arrasto (Drag force) é paralela à direcção do movimento. Queremos fazer esta força pequena. A força de sustentação (lift force) é perpendicular à direcção do movimento. Queremos fazer essa força grande. Lift Drag Lift Drag Lift Drag  Forças de Sustentação e de Arrasto (Lift & Drag forces). Lift Drag Resultante α = Alto Stall!!
  90. 90. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 90 u TipradiusR Tipradiusr V0 wind speed and direction Drag force D D cos VI=(I- )V0   L sin w Lift force L Eye view of section at radius r Vector Diagram showing a section through a moving HAWT rotor blade.  Notice that the drag force D, at the point shown, is acting in line with the direction of the relative wind W, and the lift force L,is acting at 90º to it.  For a given speed of rotation, the tangential velocity of sections of the blade increases along the length of the blade towards the tip, so that the pitch of the blade must be twisted to maintain the same, optimum angle of attack at all sections along the length of the blade Turbinas Eólicas: Aerodinâmica das turbinas de Eixo Horizontal
  91. 91. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 91 Aerodinâmica das turbinas eólicas.  Ângulo de ataque () é definido como o ângulo entre a corda da lâmina e a direcção do vento relativo que é o vento incidente em relação a linha de corda.  A força de sustentação resultante da força do vento incidente, aumenta à medida que o ângulo de ataque aumenta de 0 a um máximo de cerca de 15 graus, em cujo ponto o fluxo do ar sob as lâminas cessa o fluxo de ar sobre o aerofólio torna-se turbulento. Acima deste ponto a força de sustentação se deteriora rapidamente, enquanto a força de arrasto aumenta levando á paragem da turbina (Stall).  A torção da lâmina (twist),está optimizada para uma determinada velocidade do vento. À medida que a velocidade do vento aumenta, essa torção já não será a melhor. Para manter o ângulo ideal de ataque, com o aumento da velocidade do vento, uma lâmina de passo fixo deve aumentar a sua velocidade de rotação de acordo, caso contrário, para rotores de velocidade fixa, deve ser usado passo variável. Turbinas Eólicas: Aerodinâmica das turbinas de Eixo Horizontal
  92. 92. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 92 Vento RotorPlane    Thrust Torque Drag Lift V R  Aerodinâmica das turbinas eólicas. Turbinas Eólicas: Aerodinâmica das turbinas de Eixo Horizontal V – Velocidade do vento, m/s. R – Posição radial da lâmina m. A– Velocidade de rotação, rad/s.  Varia de acordo com a velocidade do vento.  – Ângulo de torção, deg.  Varia com o raio.  – Ângulo do passo da lâmina, deg.  Varia de acordo com a velocidade do vento.  - Angulo de ataque, deg.  Varia com o raio e velocidade do vento.
  93. 93. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 93 Limites do Design. Turbinas Eólicas: Aerodinâmica das turbinas de Eixo Horizontal  Por razões de segurança e de eficiência de turbinas eólicas estão sujeitas a limites de funcionamento, dependendo das condições do vento e design do sistema.  Cut-in wind speed: Esta é a velocidade mínima do vento, abaixo do qual nenhuma potência útil pode ser produzida a partir das turbinas eólicas, geralmente entre 3 e 4m/ s (10 e 14 Km / h).  Rated wind speed: Velocidade nominal do vento - Esta é a velocidade do vento mais baixa em que a turbina desenvolve a sua potência máxima. Isto corresponde á capacidade máxima de segurança do gerador eléctrico associado, ou seja a máxima potência eléctrica do gerador. A velocidade nominal do vento é tipicamente cerca de 15 m / s (54 km/h; 34mph), que é cerca de duas vezes a velocidade média esperada do vento. Para manter a turbina a funcionar com velocidades do vento acima da velocidade nominal do vento, podem ser utilizados os sistemas de controlo para variar o passo das pás de turbina (Pitch control), que reduzem a velocidade de rotação do rotor e, portanto, limitam a potência mecânica aplicada ao gerador de modo a que a saída eléctrica se mantenha constante.  Cut-out wind speed: - é a velocidade do vento máxima de utilização para a qual a turbina eólica foi projectada e deve parar e ser desligada através da aplicação de freios para evitar danos ao sistema. Além de freios eléctricos ou mecânicos, a turbina pode ter sistemas de Stall e/ou furling. A velocidade de corte típica das turbinas eólicas é de cerca de 25 m/s (90 km/h; 56 mph).  Survival Wind Speed: Esta é a velocidade máxima do vento para o qual uma determinada turbina eólica foi projectada para suportar, acima do qual ela não pode sobreviver. A velocidade de sobrevivência das turbinas eólicas comerciais é na gama de 50 m/s (180km/h; 112 mph). A velocidade mais comum de sobrevivência é de 60 m/s (216km/h; 134 mph). A velocidade de sobrevivência segura, depende das condições locais do vento. sendo geralmente regulada por normas nacionais de segurança.
  94. 94. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 94 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1. Pás. 2. Rotor. 3. Ajuste de Passo (pitch control). 4. Freio. 5. Eixo de baixa velocidade. 6. Caixa de engrenagens. 7. Gerador. 8. Controlador. 9. Anemómetro. 10. Catavento. 11. Nacelle. 12. Eixo de alta velocidade. 13. Unidade alinh. direcção. 14. Motor Alinhamento. 15. Torre. 2 Principais partes de uma turbina eólica moderna. Turbinas Eólicas: Aerodinâmica das turbinas de Eixo Horizontal
  95. 95. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 95 Principais partes de uma turbina eólica moderna. Turbinas Eólicas: Aerodinâmica das turbinas de Eixo Horizontal 1. Pás. -A maioria das turbinas tem 2 ou 3. O vento soprando sobre as pás ou lâminas, faz com que estas rodem!... 2. Rotor. -As pás e o cubo (hub), em conjunto, são chamados de “rotor”. 3. Ajuste de Passo (pitch control). -As lâminas são inclinadas sob um eixo vertical, ou passo, para controlar a velocidade do rotor e o parar quando os ventos que são muito altos ou muito baixos para produzir electricidade. 4. Freio. -Um travão de disco pode ser usado para imobilizar o rotor em emergências. 5. Eixo de baixa velocidade. -O rotor gira o eixo de baixa velocidade a cerca de 30 a 60 rotações por minuto. 6. Caixa de engrenagens. Ou caixa de velocidades, liga o eixo de baixa velocidade ao veio de alta velocidade, e aumenta a velocidade de rotação de cerca de 30 a 60 rotações por minuto (rpm), para a cerca de 1000 a 1800 rpm, a velocidade de rotação exigida pela maioria dos geradores, para produzir energia eléctrica. A caixa de velocidades é uma peça cara (e pesada) da turbina eólica, e os engenheiros estão estudando geradores "de transmissão directa" que operam a velocidades de rotação mais baixas e não precisam desta caixa de engrenagens.
  96. 96. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 96 Principais partes de uma turbina eólica moderna (Cont.) Turbinas Eólicas: Aerodinâmica das turbinas de Eixo Horizontal 7. Gerador. -Normalmente, um gerador de indução, que produz electricidade AC a 60 ciclos, por conversão da energia mecânica da caixa de velocidades, em energia eléctrica. 8. Controlador. -O controlador inicia- a turbina eólica, com ventos de cerca 12 a 25 Km/h, e desliga-a, a cerca dos 90 Km/h para não serem danificadas por ventos muito fortes. 9. Anemómetro. Mede a velocidade do vento. 10. Catavento. Mede a direcção do vento e comunica com a unidade de direcção (Yaw), para orientar a turbina correctamente em relação ao vento. 11. Nacelle. -A barquinha ou “nacele” fica no topo da torre ou mastro, e inclui a caixa de engrenagens, eixos de baixa e de alta velocidade, gerador, controlador, e de freio. Algumas naceles são grandes o suficiente para um helicóptero pousar. 12. Eixo de alta velocidade. “Transfere” a energia do rotor para o gerador eléctrico. 13. Unidade alinh. Direcção: (Yaw control). Recebe indicações do catavento, e através dos motores de alinhamento (yaw drive) , alinha a nacele de acordo com a direcção do vento. 14. Motor Alinhamento. (Yaw drive) fornece a força mecânica para mover a nacele para posição ideal, conforme a direcção do vento. 15. Torre. Base de sustentação e acesso á nacele, rotor, e a todos os sistemas….
  97. 97. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 97 Anemometer 9 Pitch system 3Gearbox 6 Hub (Rotor) 2 Main bearings/Main shaft 5 Generator 7 Coupling 12 Hydraulic station 3 Disc brake 4 Yaw system 13 Principais partes de uma turbina eólica moderna. Turbinas Eólicas: Aerodinâmica das turbinas de Eixo Horizontal
  98. 98. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 98 Principais partes de uma turbina eólica moderna. Turbinas Eólicas: Aerodinâmica das turbinas de Eixo Horizontal 3 Blade Pitch control 5 Low speed shaft 6 Gearbox 12 High speed shaft 7 Generator 13Yaw controller Brake System 4
  99. 99. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 99 GIRA-GIRA Embora existam turbinas com apenas duas pás, as mais potentes contam com três de até 40 metros cada uma (o equivalente a um prédio de 13 andares). Elas são ocas e feitas de materiais levíssimos - fibras de vidro e de carbono, principalmente. Na base de cada pá existe um mecanismo que permite gira-las para tirar melhor proveito da direcção do vento. Freio Multiplicador Eixo do Gerador Anemómetro (Mede a Veloc. do vento ENTRANDO NOS EIXOS Entre a hélice e o gerador há dois eixos interligados. O principal é conectado directamente á hélice e, por isso, gira devagar - entre 20 e 30 rotações por minuto. No encontro deste veio com o outro, que alimenta o gerador, há um conjunto de engrenagens conhecido como multiplicador que faz com que o segundo eixo atinja entre 1000 a 1500 rotações por minuto. E SE FEZ A LUZ O que diferencia uma turbina eólica de um moinho é justamente o gerador, que aproveita a rotação mecânica do eixo (que num moinho, move um triturador de grãos), para gerar energia eléctrica. Isso acontece porque dentro de gerador há uma bobine metálica (de cobre ) e um imane, que, por indução, produz electricidade. SOB CONTROLO Cada turbina tem um a computador, chamado de controlador – que a ajusta de acordo com a velocidade e a direcção do vento. Por meio dele, dá para mudar a posição das pás, e inclusive a turbina toda. É ele que liga o gerador quando o vento atinge a velocidade mínima, (pouco mais do que 10km/h) e também acciona o freio quando os ventos são fortes de mais (acima de 95 Km/h). EM BUSCA DO VENTO O ideal é que o vento chegue á turbina em posição perpendicular á torre. Por isso, toda a turbina conta com um sensor de direcção ligado ao controlador. Quando o vento começa a bater de lado, a turbina toda gira para pegá-lo de frente. QUARTEL- GENERAL As centrais eólicas têm uma Central de Transmissão onde se encontram os fios que saem de cada uma das turbinas. Daí a energia parte directamente para a rede eléctrica. O número de turbinas que compõe uma central eólica varia muito: em Altamont Pass, nos EUA, existem mais de 4 mil turbinas, enquanto em Fernando de Noronha uma única turbina distribui energia para a ilha toda. Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características – Funcionamento
  100. 100. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 100 Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características Upwind turbine Downwind turbine  As turbinas de fluxo ascendente (upwind) têm o rotor de frente para o vento, posicionado de maneira semelhante á hélice de um avião.  A vantagem básica é que se evita a “sombra” do vento atrás da torre. Por outro lado, há também alguma sombra de vento em frente da torre, isto é, o vento começa a dobrar para longe da torre, antes que ele atinja a torre em si, mesmo que a torre seja redonda e lisa. Por conseguinte, cada vez que o rotor passa pela torre, a energia gerada pela turbina de vento, cai ligeiramente.  As turbinas de fluxo descendente (downwind) têm o rotor a favor do vento, posicionado atrás da torre.  têm a vantagem teórica de poder ser em construídas sem um mecanismo de guinada para orientação da nacele, logo mais baratas, e as lâminas podem ser flexíveis uma vez que não há o perigo de colidirem com a nacele.  As lâminas flexíveis podem ser também um problema devido ao stress do material, estas turbinas também sofrem o efeito de “sombra” da torre, uma vez que as lâminas ou pás, passam por detrás da torre. Upwind Vs Downwind.
  101. 101. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 101 Direccionamento activo ou passivo (yaw Control). Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características  Com turbinas eólicas, só é possível extrair a máxima potência disponível do vento, quando o plano de rotação das pás é perpendicular à direcção do vento. Para garantir isso, a montagem do rotor deve ser livre para girar sobre seu eixo vertical e a instalação deve incluir alguma forma de controlo de rotação (yaw), para girar o rotor contra o vento.  Para instalações de pequeno porte, leve isto é normalmente feito através da adição de uma aleta de cauda, atrás do rotor, em linha com o seu eixo. Qualquer componente lateral do vento, tende a empurrar o lado da aleta de cauda, causando a montagem de rotor a rodar até a barbatana estar em linha com o vento. Quando o rotor está virado para o vento não haverá força lateral sobre a aleta e o rotor permanecerá em posição. O atrito e a inércia tenderão a mantê-lo em posição, de modo que ele não segue pequenas perturbações.  As turbinas eólicas de grande porte têm sistemas de controlo automático com sensores de vento para monitorar a direcção e um mecanismo motorizado para rodar o rotor e a nacelle para a posição ideal.
  102. 102. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 102 Free yaw mechanism Active yaw System  Diz-se que uma turbina eólica tem um desvio de direcção (yaw error), se o rotor não estiver perpendicular ao vento.  Um desvio de direcção implica que uma parcela menor da energia do vento passará através da área de rotor , baixando o rendimento.  Os sistemas activos de desvio de direcção (active yaw systems) estão equipados com algum tipo de dispositivo capaz de produzir binário e fazer rodar a barquinha da turbina eólica contra a torre estacionária, baseado em sinais automáticos de sensores de direcção do vento ou accionamento manual (control system override). Active yaw system Free yaw mechanism Downwind Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características Direccionamento activo ou passivo (yaw Control).
  103. 103. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 103  Por que não um grande número de lâminas? Os engenheiros modernos de turbinas eólicas, evitam a construção de turbinas de grande porte com um número elevado de pás do rotor. A razão mais importante é a estabilidade da turbina. Um rotor com um número elevado de pás de rotor (de, pelo menos, três pás) pode ser considerado como sendo semelhante a um disco, no cálculo das propriedades dinâmicas da máquina. Um rotor com um número elevado de pás do rotor dará problemas de estabilidade para uma máquina com uma estrutura rígida. A razão é que, no momento em que a lâmina superior se curva para trás, porque estar a receber a potência máxima do vento, a lâmina mais baixa passa para a sombra de vento na frente da torre. 1 blade Podem ter uma lâmina:  Sim, as turbinas eólicas de uma pá existem, e, na verdade, elas economizam o custo de outra lâmina do rotor! não estão muito difundidas no mercado. Além de maior velocidade de rotação, e os problemas de ruído e de intrusão visual, que requerem um contrapeso para ser colocado no outro lado do cubo da pá do rotor, (Hub), a fim de equilibrar o rotor. Isto, obviamente, nega as economias em peso, em comparação com um projecto de duas lâminas… Número de lâminas ou pás. Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características
  104. 104. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 104 Podem ter duas lâminas: 2 blades  As turbinas de uma e de duas pás, exigem um desenho mais complexo, com um hub oscilante e rotor basculante, isto é, o rotor tem que ser capaz de inclinar, a fim de evitar choques demasiado fortes na turbina, quando a lâmina do rotor passa frente á torre. O rotor é, por conseguinte, montado sobre um eixo que é perpendicular ao eixo principal, e que roda juntamente com o veio principal. Esta disposição pode exigir amortecedores adicionais para evitar que a lâmina do rotor de bata na torre.  (Teetering Concept): Os Projectos de turbinas eólicas de duas lâminas têm a vantagem de poupar o custo de uma lâmina de rotor em relação á de três, e, é claro, o seu peso.  Contudo, elas tendem a ter dificuldade em penetrar no mercado, em parte, porque exigem uma maior velocidade rotacional para se obter a mesma saída de energia. Esta é uma desvantagem tanto em relação ao ruído e intrusão visual. Ultimamente, vários fabricantes tradicionais de turbinas de duas lâminas mudaram para projectos de três lâminas… Número de lâminas ou pás. Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características
  105. 105. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 105 Número de lâminas ou pás. Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características Podem ter três lâminas: 3 blades  Este projecto é geralmente chamado o conceito clássico dinamarquês, e tende a ser um padrão contra o qual outros conceitos são avaliados. A grande maioria das turbinas vendidas nos mercados mundiais tem este design.  O conceito dinamarquês de três lâminas: A maioria das turbinas eólicas modernas são designs de três pás, com a posição do rotor contra o vento (upwind)(lado ventoso da torre), utilizando motores eléctricos no seu mecanismo de rotação de alinhamento.  Os rotores Multipás são mais utilizados para bombeamento de água de poços artesianos, mas nada impede que sejam utilizados para geração de energia eléctrica. Impulsionados tanto por força de arrasto como por força de sustentação, estes rotores têm seu pico de eficiência em ventos fracos, com uma eficiência de 30%. Os rotores Multipás
  106. 106. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 106 Número de lâminas ou pás. Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características  Há também um limite inferior para ambos, o número de pás, e a velocidade do rotor. Com muito poucas pás no rotor, ou um rotor de giro lento, mais vento vai passar imperturbável através do espaço entre as lâminas, reduzindo o potencial de captura da energia eólica. Quanto menor o número de lâminas, mais rápido o rotor da turbina eólica precisa rodar, para extrair a potência máxima do vento.  Usando rotores com múltiplas lâminas dever-se-ia captar mais energia do vento, no entanto, existe um limite prático para o número de lâminas, que podem ser utilizadas, porque cada uma das lâminas de um rotor giratório deixa turbulência na sua esteira e isto reduz a quantidade de energia que a seguinte lâmina pode extrair do vento. Este mesmo efeito de turbulência, também limita possíveis velocidades do rotor, porque um rotor de alta velocidade pode não dar tempo suficiente para que o fluxo de ar se estabeleça depois da passagem de uma lâmina, até á passagem da lâmina seguinte.
  107. 107. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 107 Número de lâminas ou pás: Porquê 3 lâminas? Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características Como muitas outras considerações de design, o número de lâminas de uma turbina eólica é um compromisso. Cada lâmina perturba o ar para a lâmina seguinte, portanto o ideal seria ter o mínimo possível de lâminas para maximizar a eficiência. Você precisa de ter pelo menos duas para manter a turbina equilibrada, e quanto maior for a lâmina mais energia ela vai recolher…. Mas, se for muito longa, as pontas da lâminas vão se aproximar da velocidade do som ao girarem, o que reduz a eficiência…. E com lâminas maiores, mais alto terá que ser o mastro ou a torre… A Turbina de três lâminas oferece um bom compromisso; não muita perturbação do ar para a lâmina seguinte, velocidades periféricas abaixo da velocidade do som, altura do mastro razoável, e uma quantidade razoável de energia retirada do fluxo de ar e transmitida ao gerador eléctrico no topo do mastro ou da torre….
  108. 108. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 108 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0 5 10 15  = Tip Speed Ratio Cp = Vtip / V1 4 lâminas custam mais do que 3 - fornece um benefício marginal de desempenho. 2 lâminas tem problemas de equilíbrio de cargas - requer “hub” oscilante/rotor na direcção do vento (downwind). 3 lâminas (tripé) fornece a solução para a resolução das cargas. O Cp actual é limitado pelo limite de Betz Também: ruído (velocidade da ponta), cargas, geometria da lâmina… Número de lâminas ou pás: Porquê 3 lâminas? Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características Blade calculations include realistic airfoils, L/D, and tip losses. Each point along a curve represents an optimized airfoil for given tip speed ratio. Ideal curve is zero drag optimum with rotational wake. 1 Lâmina 2 Lâminas 3 Lâminas 4 Lâminas Ideal
  109. 109. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 109 A interface entre o rotor e o trem de accionamento mecânico. Inclui mecanismo de passo das pás ou lâminas. A maioria dos componentes de alto stress estão aqui concentrados, devidos ás tensões e momentuns do rotor, para o eixo de baixa velocidade… assim como os mecanismos de controlo de passo… Cubo rotor (Hub) Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características
  110. 110. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 110  Micro Turbinas Pode não ter qualquer controlo. Vibração das lâminas.  Pequenas Turbinas Furling (upwind) – o rotor move-se para reduzir a área de frente para o vento. Coning (downwind) – as lâminas do rotor assumem posição de cone. Passo passivo – as laminas rodam para for a do vento.  Turbinas Médias Stall aerodinâmico. Travões mecânicos Freios aerodinâmicos. Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características Mecanismo de Controlo: Controlo do Rotor  "O rotor é o elemento simples, mais crítico de qualquer turbina eólica ... Como uma turbina eólica controla as forças agindo sobre o rotor, especialmente em ventos fortes, é de extrema importância para a fiabilidade e confiança de qualquer turbina eólica. " Paul Gipe”
  111. 111. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 111 Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características Mecanismo de Controlo O mecanismo de controlo é um sistema de controlo de sobre a velocidade, que permite que a velocidade dos rotores seja retardada ou parada. Sua finalidade é:  Optimizar a eficiência e a aerodinâmica.  Manter o gerador dentro dos seus limites de velocidade e binário e o rotor e a torre dentro dos seus limites de resistência.  Permitir a manutenção.  Reduzir o ruído. Tipos de Mecanismos de Controlo: Stalling  No entanto o aumento do ângulo de ataque aumenta também a secção transversal efectiva da lâmina de frente para o vento e, assim, a força directa do vento e o stress associado ás lâminas. A lâmina de turbina totalmente “stall”, quando parada, tem o lado fino da lâmina de frente para o vento.  Stalling: é um mecanismo de autocorrecção ou estratégia passiva que pode ser usado com as turbinas eólicas de velocidade fixa. Quando a velocidade do vento aumenta o mesmo acontece com o ângulo de ataque do vento, até que ele atinja o seu ângulo de estagnação no ponto em que a força de "sustentação (lif)“ deixa de existir virando a lâmina.  Requer lâminas de design aerodinâmico muito sofisticado.
  112. 112. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 112 Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características Tipos de Mecanismos de Controlo: Stalling  Activo: Um motor gira as pás na direcção stall quando a velocidade do vento é muito alta.  Princípio: O aumento do ângulo de ataque resulta na diminuição da taxa de sustentação-arrasto.  Passivo: As lâminas têm um passo fixo e começam a parar quando a velocidade do vento é muito alta.  Híbrido: O passo (pitch), pode ser ajustado manualmente para reflectir regime de vento especial do local. Desvantagem: lâminas paradas causam grande vibração e ruído. Active Stall: - As lâminas são rodadas para atingir o seu melhor desempenho. -Uma vez que a velocidade do vento exceda a velocidade nominal, as lâminas são viradas na direcção oposta para aumentar o ângulo de ataque e obriga a lâmina a ir para “stall” ( sem oferecer resistência á passagem do vento).
  113. 113. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 113 Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características Tipos de Mecanismos de Controlo: Pitch control Pitch control  Controlo do Passo - Princípio: Diminuir ângulo de ataque também resulta na diminuição da taxa sustentação/arrasto.  Controlo Sempre activo: Lâminas rodam para alterar o angulo, consoante a velocidade do vento. •-Passo da lâmina e o ângulo de ataque da pá diminui com a velocidade do vento superior á velocidade nominal. •-Velocidade e força do vento e potência de saída são monitorizados por sensores continuamente. •- Precisa de mecanismo de controlo sofisticado.
  114. 114. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 114 Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características Tipos de Mecanismos de Controlo: Furling  Princípio: Mover o eixo para fora da direcção do vento, diminui o ângulo de ataque e de secção transversal. Faz parte do standard das turbinas modernas, todas enrolam quando os ventos são muito fortes.  Requer controlo activo de passo : o ângulo de inclinação das pás deve ser minimizado primeiro, caso contrário, o binário no rotor seria grande para enrolar.  Activo: Vertical Furling (como diagrama) requer sistema hidráulico, mola em carga ou motor eléctrico. - A velocidades altas, o rotor é, em parte, afastado da direcção do vento. - O eixo de rotação do rotor é posicionado num ângulo na direção do vento incidente.
  115. 115. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 115 Pitch variable speed and optislip Active stall Passive stall Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características Mecanismos de Controlo Low wind High wind Stop
  116. 116. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 116 ‘A’ is area ‘v’ is velocity (wind speed) ‘’ is air density ‘Cp’ power coefficient m/s Power Wind power Max Power = ½ · A · v3 ·  · Cp Rated power Pitch variable speed Active stall Passive stall Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características Mecanismos de Controlo Se você olhar para a energia do vento, cresce com a velocidade do vento em potências de três. A baixa velocidade do vento, a turbina eólica tem que ser o mais eficiente possível, mas quando a potência nominal é ultrapassada, o rotor deve ficar ineficiente, a fim de transmitir a potência á “gearbox”. A caixa de velocidades e do resto das engrenagens do movimento, são projectados apenas para a potência nominal para reduzir os custos. A curva de potência para uma turbina de stall passivo, cairá após a potência nominal ser atingida, o que tem a ver com as curvas de potência ISO mostradas seguidamente.
  117. 117. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 117 ― Pitch control 0 kW 500 kW 1000 kW 1500 kW 2000 kW 2500 kW 5 25 15 10 20 -10 0 +10 +20 +30 Pitch angle (deg) -20 ― Stall control Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características Mecanismos de Controlo Iso-power map wind speed and pitch angle 72 m rotor 2MW turbine Este diagrama mostra a quantidade de energia que uma turbina é capaz de produzir de acordo com os ângulos de passo e velocidade do vento. Outras lâminas de outras dimensões, terão diagramas diferentes, mas os princípio será o mesmo. As linhas vermelhas e verdes mostram o ângulo de inclinação para turbinas de passo regulado e para turbinas de “stall activo”. Até ser alcançada a potência nominal, o ângulo de inclinação é idêntico para os dois sistemas diferentes.
  118. 118. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 118 Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características Mecanismos de Controlo Control of power Pitching mechanism
  119. 119. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 119 Control of power Pitching mechanism Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características Mecanismos de Controlo Muitos construtores usam um motor eléctrico com um pinhão e engrenagem interna um sistema semelhante ao que se usa no sistema de rotação da nacele. O sistema eléctrico de variação do passo elimina o risco de vazamento ou perdas de pressão de um sistema hidráulico. No entanto, cria novos problemas, como manter o sistema de backup de baterias e o desgaste dos dentes de sistemas dentados por um período de 20 anos de vida. O hub (cubo) aqui mostrado é de uma turbina NM 92. Em todas as outras turbinas Vestas o controlo do passo, é feito individualmente por um cilindro hidráulico por lâmina. Os cilindros são alimentados por óleo hidráulico de alta pressão da nacele através do eixo principal oco. Pinion Blade turning gear Battery bank Hydraulic Electrical
  120. 120. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 120 Sistema de controlo fiável do passo. com desempenho de segurança certificado sob condições de trovoada! Polia da correia AC Drive Correia dentada Ultracondensadores & control Ultracondensadores em vez de baterias de chumbo-ácido.  > Sem manutenção! AC drives em vez de motores DC.  > Sem manutenção! Correia dentada em vez de Roda dentada.  > Sem manutenção! Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características Mecanismos de Controlo: Pitch control
  121. 121. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 121 Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características Sistema de transmissão : “Gearbox” VS “Direct Drive” Com caixa de velocidades (gearbox) A caixa de velocidades é normalmente usada nas turbina eólicas para aumentar a velocidade de rotação de um rotor de baixa velocidade, para um gerador eléctrico de velocidade mais elevada. Uma razão comum é cerca de 90:1, com uma taxa de 16,7 rpm entrada do rotor, para 1500 rpm de saída para o gerador. O design de uma caixa de velocidades de turbina eólica é um desafio, devido às condições de carga e ambientais em que a caixa de velocidades deve operar. O binário do rotor gera energia, mas o rotor da turbina também aplica grandes momentos e forças para o sistema de transmissão das turbinas eólicas. É importante assegurar que o sistema de transmissão efectivamente isola a caixa de velocidades, ou garantir que a caixa de velocidades é projectada para suportar essas cargas, caso contrário, os componentes internos caixa de velocidades podem ficar severamente desalinhados, o que pode levar a concentrações de stress e avarias.
  122. 122. Energias Renováveis: Energia Eólica 26/06/2014 Por : Luís Timóteo 122 Gearbox Sem Gearbox Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal: Características Sistema de transmissão : “Gearbox” VS “Direct Drive”

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