Tipos de turbinas eólicas e seus desempenhos

A energia dos ventos - Neste local pode discutir todos os assuntos relacionados com esta forma de produzir energia.
Responder

Autor do tópico
Druida6970
Membro Dedicado
Membro Dedicado
Mensagens: 54
Registado: quarta set 17, 2014 12:27 am

Tipos de turbinas eólicas e seus desempenhos

Mensagem por Druida6970 »

Bom galera cheguei no ponto de dessidir o tipo de turbina que meu gerador vai ter. então vou postar algumas fotos depois o topico vai crescendo com as caracteristicas de cada uma por experiência de vocês.
ANTES DE AVALIAR CADA TIPO DE TURBINA TEMOS QUE SABER ALGUMAS TEORIAS E LEIS QUE ENVOLVEM ELAS. ENTÃO ESTOU POSTANDO UM CONTEUDO PARA QUE TODOS POSSAM ENTENDER AS TEORIAS
LIMITE DE BETZ
Compreender o limite de Betz e como influencia as turbinas eólicas
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.
Os aerogeradores extraem energia ao travar o vento. 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.
Entre estes dois extremos existe um pico ou ponto máximo de rendimento que é o limite de Betz.
Imagem
EFICIÊNCIA REAL DO GERADORES EOLICOS ATUAIS
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. Se a isto juntarmos outras ineficiências de todo o sistema de um gerador eólico - o aerogerador, transmissão, inversor etc... - só cerca de 10-30% da energia eólica é convertida em energia eléctrica que se possa usar.

Então, vamos falar neste artigo sobre um aspecto da geração de energia por meio de turbinas eólicas (também chamadas de “cata-vento” em alguns lugares) chamado de: “solidez” da turbina.
Este aspecto é o que dita grande parte das características de uma turbina eólica, tais como a capacidade da turbina de gerar potência a determinadas velocidades, se ela é apropriada ou não para gerar eletricidade, o custo do sistema e etc.
A solidez de uma turbina, não tem nada a ver com “rigidez” ou “resistência mecânica do material que constitui a turbina”, ela representa na verdade a relação entre a área total das pás (ou hélices) e do rotor da turbina e a área “varrida” pelas pás, num perímetro correspondente a 70% do raio das pás (Veja a figura 1 para entender melhor). Então, quanto maior for a área das pás e do rotor, ou menor for a área varrida pelas pás, maior será a solidez da turbina. E, para o inverso (menor área das pás e rotor, ou maior a área varrida), menor será a solidez da turbina. A representação simbólica da solidez é o “σ” (sigma).
As turbinas de alta solidez apresentam alto coeficiente de potência (“Cp”, ou rendimento aerodinâmico) a baixas velocidades de rotação e este tende a cair conforme aumenta a relação de velocidades (λ = Velocidade de rotação / Velocidade do vento) devido a um efeito chamado de “efeito cascata”: quando o fluxo de ar que atinge uma pá acaba interferindo na pá adjacente. Enquanto que com as turbinas de baixa solidez ocorre o efeito contrário: o rendimento máximo é alcançado a valores de relações de velocidade altos, ou seja, quando a velocidade de rotação é várias vezes maior que a velocidade do vento.
Por trabalharem a velocidades de rotação mais elevadas, as turbinas de baixa solidez necessitam de mecanismos de controle de potência para que possam ter sua velocidade de rotação controlada no caso de a velocidade do vento atingir valores que possam danificar (sobrecarga) ou desgastar sua estrutura. Assim consegue-se uma maior vida útil do sistema o que acaba influindo no custo de manutenção do equipamento e no tempo de retorno dos investimentos.
Por outro lado, é devido a essa característica de operar com velocidades de ventos mais altas que as turbinas de baixa solidez são mais vantajosas para operar como sistema gerador de energia elétrica (Isso porque a turbina eólica retira a energia cinéticado vento e a transforma em outro tipo de energia. Então, quanto mais vento (ou maior a velocidade dele), mais energia cinética ele contém, logo, maior é a quantidade de energia que pode ser convertida.), enquanto que as turbinas de alta solidez são mais freqüentemente empregadas para bombeamento de água e irrigação (atividades que exigem menos potência e são, na maioria das vezes, baseadas em forças mecânicas).
As turbinas de alta solidez mais comuns, também têm a vantagem de possuir uma estrutura menor e menos sofisticada e não necessitar de mecanismos de controle, o que faz com que sejam mais baratas do que as turbinas eólicas de baixa solidez (geralmente muito grandes e robustas e que necessitam de mecanismos de controle).
Mas, também existem turbinas de baixa solidez de tamanhos pequenos que geram quantidades menores de energia elétrica e são mais acessíveis podendo ser utilizadas para gerar energia limpa no meio rural, por exemplo, onde muitas vezes, a energia elétrica convencional nem chega. Entretanto essa característica (tamanho da turbina x custo) tem de ser estudada com cuidado, pois como as turbinas maiores geram mais energia, o custo da energia elétrica gerada (em kW), pode ser menor que o custo da energia produzida por uma turbina de menor porte.
Imagem







Imagem
Imagem
Imagem
Imagem
Imagem
Última edição por Druida6970 em quarta mar 04, 2015 12:56 am, editado 1 vez no total.

Avatar do Utilizador

serges
Administrador
Administrador
Mensagens: 16129
Registado: quinta mar 09, 2006 7:15 pm
Localização: Amadora

Re: Tipos de turbinas eólicas e seus desempenhos

Mensagem por serges »

Hum...

Um tópico que vou acompanhar de perto!
40595 a bordo de uma Vectrix.
Procuro pontos de carga para veículos eléctricos, contacte-me! 915001177
Mapa dos pontos de carga


jmlflorencio
Membro Gold
Membro Gold
Mensagens: 1899
Registado: segunda jan 26, 2015 1:05 am

Mensagem por jmlflorencio »

Seremos 2 ;-)


Autor do tópico
Druida6970
Membro Dedicado
Membro Dedicado
Mensagens: 54
Registado: quarta set 17, 2014 12:27 am

Re: Tipos de turbinas eólicas e seus desempenhos

Mensagem por Druida6970 »

Atualizado

Responder

Voltar para “Energia Eólica”