Energia eólica e Aerogeradores

A energia eólica é uma fonte inesgotável de energia que vem sido usada pelo homem desde a antiguidade para dar propulsão às embarcações e mais tardiamente acabou sendo também utilizada em moinhos de vento para bombear água para irrigação (Na Holanda, os moinhos de vento são utilizados para evitar inundações, que podem ocorrer devido à baixa altitude do país).

Moinho de Vento
Moinho de Vento
O conceito de se gerar energia elétrica a partir da força dos ventos surgiu no começo do século 20. A partir dos estudos feitos pelo professor dinamarquês Poul la Cour. Nesses estudos, La Cour teve a ideia de conectar moinhos de vento a um gerador, para se obter energia elétrica. Algo que na época não deu muito certo. Pois nos experimentos de La Cour foram utilizados cabos de baixa tensão que tinham grandes perdas de energia.
Poul La Cour
Poul La Cour
Porem, esse conceito ganhou força após a segunda guerra mundial. Devido ao medo da escassez de energia. Tanto que em meados da década 50, o inventor Johannes Juul que foi aluno de La Cour, desenvolveu o primeiro modelo de aerogerador, a famosa turbina Gedser, que é uma turbina eólica de 3 pás com um rotor de eixo horizontal acoplado a um gerador de corrente alternada assíncrono, que gira a uma velocidade quase constante. Dependo da força da corrente de ar.

Turbinas Gedser
Turbinas Gedser


Como funcionam os aerogeradores


Os aerogeradores (turbinas eólicas) são equipamentos que transformam a energia mecânica de rotação do rotor em energia elétrica, através de equipamentos de conversão eletro-mecânica.

esquema aerogerador processo
Esquema simplificado do processo
Nesse processo, a corrente de vento movimenta as pás do rotor que está conectado a um multiplicador mecânico, que tem a função de transmitir a energia mecânica para o gerador, onde a energia mecânica será convertida em corrente elétrica.

Depois de gerada, a corrente elétrica passa pelo sistema inversor, onde tem sua frequência controlada para um ponto definido, passando depois pelos transformadores, onde tem sua voltagem controlada, para pode ser mandada para a rede elétrica.


Tipos de Aerogeradores


Existem 2 tipos de aerogeradores, os aerogeradores com rotor horizontal e os aerogeradores com rotor vertical.

Rotores de eixo horizontal


É o tipo mais comum de aerogerador, sendo largamente utilizado no mundo inteiro. Os aerogeradores com rotor de eixo horizontal são movidos por forças aerodinâmicas chamadas de forças de sustentação (lift) e forças de arrasto (drag). Um corpo que obstrui o movimento do vento sofre a ação de forças que atuam perpendicularmente ao escoamento (forças de sustentação) e de forças que atuam na direção do escoamento (forças de arrasto). Ambas são proporcionais ao quadrado da velocidade relativa.

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aerogerador com três pás
Adicionalmente, as forças de sustentação dependem da geometria do corpo e do ângulo de ataque (formado entre a velocidade relativa do vento e o eixo do corpo).

Os rotores que giram predominantemente sob o efeito de forças de sustentação permitem liberar muito mais potência do que aqueles que giram sob efeito de forças de arrasto, para uma mesma velocidade de vento.

Os rotores de eixo horizontal ao longo do vento são predominantemente movidos por forças de sustentação e devem possuir mecanismos capazes de permitir que o disco varrido pelas pás esteja sempre em posição perpendicular ao vento. Tais rotores podem ser constituídos de uma pá e contrapeso, duas pás, três pás ou até múltiplas pás.

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aerogerador com múltiplas pás

Aerogeradores com rotor vertical


Sendo o tipo menos usado de aerogerador, os aerogeradores com rotor vertical são mais seguros e simples, pois não precisam de um mecanismo para acompanhar as variações da direção do vento. Pois possuem uma velocidade de arranque mais baixa do que os com rotores horizontais. Sendo isso algo que lhes da vantagem em trabalhar em condições de vento reduzido, podendo ser montados mais perto do solo, além de se lidarem melhor em condições de turbulência.

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Aerogerador Savonius
Porem possuem uma menor eficiência e preço de custo elevado em relação aos de eixo de horizontal. Os principais tipos de rotores de eixo vertical são Darrieus, Savonius e turbinas com torre de vórtices. Os rotores do tipo Darrieus são movidos por forças de sustentação e constituem-se de lâminas curvas (duas ou três) de perfil aerodinâmico, atadas pelas duas pontas ao eixo vertical.

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Aerogerador Darrieus


Referências


Sobre o autor


Pedro Coelho Olá meu nome é Pedro Coelho, eu sou engenheiro químico, engenheiro de segurança no trabalho e técnico em informática, e em parte de minhas horas vagas me dedico a escrever artigos aqui no ENGQUIMICASANTOSSP, para ajudar estudantes de Engenharia Química e outros cursos. Se você acha legal esse projeto, siga-nos através de nossas paginas nas redes sociais e ajude-nos a divulgar essa ideia, compartilhando com seus amigos as nossas postagens.

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