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Eólica

Funcionamento de uma turbina eólica



Funcionamento de uma turbina eólica


A energia do vento é uma forma indirecta de energia solar. O vento é gerado pelo aquecimento não homogéneo da atmosfera, que é uma consequência das irregularidades da superfície terrestre (por exemplo terra versus mar), da rotação da terra (noite versus dia) e da forma quase esférica do nosso planeta. As massas de ar mais quente sobem na atmosfera e geram zonas de baixa pressão junto à superfície da terra. Como consequência, massas de ar frio deslocam-se para essas zonas de baixa pressão e dão origem ao vento!

As turbinas eólicas convertem a energia cinética do vento em energia mecânica. A energia mecânica pode ser utilizada em tarefas específicas, como por exemplo na bombagem de água ou na moagem de grãos, ou convertida em energia eléctrica num gerador.


Figura adaptada de www1.eere.energy.gov
A conversão da energia do vento em electricidade é feita de um modo muito simples: a energia do vento faz girar as pás da turbina que por sua vez fazem rodar um eixo, este eixo põe em funcionamento o gerador, onde campos magnéticos convertem a energia rotacional em electricidade.

Figura adaptada de www.brooklyn.cuny.edu



Existem turbinas de vários tamanhos e de várias potências. As pequenas turbinas com menos de 50kW servem normalmente para alimentar casas, antenas de telecomunicações, bombas de água, etc. As turbinas de maior potência (existem turbinas de vários MW) são geralmente agrupadas em parques eólicos e a electricidade por elas gerada é introduzida na rede de distribuição eléctrica.

A estrutura base de uma turbina permanece a mesma independentemente do tamanho ou da potência em causa. Uma turbina é constituída por uma torre, no cimo da qual está um compartimente chamado nave que serve se suporte ao rotor que pode ter 2 ou 3 pás. A nave serve também para albergar todo o equipamento eléctrico: o gerador, os aparelhos de controlo de potência e outros equipamentos mecânicos que estão ligados ao rotor.

A velocidade e a direcção do vento

Quando a velocidade do vento ultrapassa um dado valor, tipicamente de 3 a 4m/s, o controlador faz com que a turbina comece a trabalhar. Quando esta sobe acima da velocidade de corte, que é cerca de 25m/s, o sistema de controlo automaticamente desliga a turbina e espera até que o vento diminua para uma velocidade de trabalho.

Cada turbina tem uma velocidade óptima de funcionamento à qual corresponde o máximo de energia gerada. Esta velocidade difere de aparelho para aparelho, mas está normalmente compreendida entre os 13 e os 16m/s.


Figura adaptada de www1.eere.energy.gov
Na maioria das turbinas as pás rodam a uma velocidade de cerca de 20 a 60 revoluções por minuto (eixo de baixa velocidade). A caixa de velocidades aumenta estas revoluções para cerca de 1200 a 1500 por minuto (eixo de alta velocidade), que são as necessárias para que o gerador produza electricidade.

Quando o vento muda de direcção, o motor interno de controlo de direcção faz girar a nave e o rotor de modo a que as pás fiquem de frente para o vento, permitindo assim um maior aproveitamento.