CURSO DE APERFEIÇOAMENTO EM TECNOLOGIA DE ENERGIA EÓLICA
CAPÍTULO 5: TECNOLOGIA DOS AEROGERADORES Docente: John Edward Neira Villena
Aluno: Caio César da Cunha Eufrásio
Prezado aluno: Gentileza, antes de iniciar o exercício, leia com atenção as seguintes recomendações:
- Colocar as respostas abaixo de cada questão na cor azul.
- Ao finalizar o exercício salve o arquivo colocando o seu nome completo no final do nome do mesmo, exemplo: “Exercício 1 – John Edward Neira Villena.doc”
- Verifique que enviou o exercício no link certo. Caso coloque uma atividade em lugar de outra, por exemplo atividade 1 em vez de atividade 2, não será comunicado desse erro e a nota será zero (0).
Boa atividade!
1. Com ajuda da curva de potência de um aerogerador explique resumidamente como é funcionamento do mesmo. [3 pontos]
O funcionamento do aerogerador tomando referencia a curva de potência se dá da seguinte forma: O Rotor só será ativado a partir de um comando da central de controle. A central por sua vez só dará este comando, quando o vento atingir uma velocidade de potencia nominal e aerodinâmica. No aerogerador do tipo E82 da Wobben, a velocidade de partida é de 2 m/s. Por ventura se a velocidade do vento atingir a velocidade de parada da maquina a central de controle aciona um freio (mecânico) para evitar possíveis danos ao aerogerador por esforços excessivos (resultantes das velocidades de vento elevadas)
2. Qual a diferença entre os aerogeradores upwind e downwind [2,5 pontos].
Existem duas categorias de aerogeradores de eixo horizontal:
• Frontais (“upwind”) : o vento sopra pela parte frontal. As pás são rígidas e o rotor é orientado segundo a direção do vento através de um dispositivo motor.
Esquema de um aerogerador de eixo horizontal “upwind” .
• Retaguarda (“downwind”) : o vento sopra pela retaguarda das pás. O rotor é flexível e auto-orientável.
Esquema de uma eólica de eixo horizontal “downwind” .
3. Como podem ser classificados os aerogeradores em função da posição do eixo.
[2 ponto]
Em função posição do eixo os aerogeradores podem ser construídos em dois tipos, de eixo horizontal e de eixo vertical. Os aerogeradores de eixo horizontal encontram-se mais desenvolvidos, tanto a nível técnico como comercial, sendo os mais adequados à produção de energia elétrica em larga escala.
4. É possível identificar o tipo de controle de potência de um aerogerador a partir da curva de potencia do mesmo? Explique e exemplifique [2.5 pontos]
Os mecanismos de controle destinam-se à orientação do rotor, ao controle de velocidade, ao controle de carga, etc. Pela variedade de controles, existe uma enorme variedade de mecanismos que podem ser mecânicos (velocidade, passo, freio), aerodinâmicos (posicionamento do rotor) ou eletrônicos (controle da carga).Os modernos aerogeradores utilizam dois diferentes princípios de controle aerodinâmico para limitar a extração de potência à potência nominal do aerogerador. São chamados de controle estol (Stall) ou controle stall ativo e controle de passo (Pitch) ou controle passivo.
Onde o primeiro, é um sistema passivo que reage à velocidade do vento. As pás do rotor são fixas em seu ângulo de passo e não podem girar em torno de seu eixo longitudinal. O ângulo de passo é escolhido de forma que, para velocidades de vento superiores a velocidade nominal, o escoamento em torno do perfil da pá do rotor descola da superfície da pá (estol), reduzindo as forças de sustentação e aumentando as forças de arrasto. Menores sustentações e maiores arrastos atuam contra um aumento da potência do rotor. Para evitar que o efeito estol ocorra em todas as posições radiais das pás ao mesmo tempo, o que reduziria significativamente a potência do rotor, as pás possuem uma pequena torção longitudinal que as levam a um suave desenvolvimento deste efeito. A figura 1 ilustra um gráfico de Curva de potência típica de um aerogerador com controle tipo estol.
Figura 1 - Curva de potência típica de um aerogerador com controle tipo estol.
Já o segundo é um sistema ativo que normalmente necessita de uma informação vinda do sistema de controle. Sempre que a potência nominal do gerador é ultrapassada, devido à um aumento da velocidade do vento, as pás do rotor giram em torno do seu eixo longitudinal; em outras palavras, as pás mudam o seu ângulo de passo para reduzir o ângulo de ataque. Esta redução do ângulo de ataque diminui as forças aerodinâmicas atuantes e, conseqüentemente, a extração de potência do vento. Para todas as velocidades de vento superiores à velocidade nominal, o ângulo é escolhido de forma que o aerogerador produza apenas a potência nominal. A figura 2 ilustra um gráfico de Curva de potência típica de um aerogerador com controle tipo passo (Pitch) ou controle passivo.
Figura 2 - Forma típica de uma curva de potência de um aerogerador com controle de passo
