Energia Eólica

 O vento é produzido pelo sol. O sol aquece uma certa área da Terra. O ar em torno dessa massa terrestre absorve parte desse calor e começa a subir muito rapidamente, porque muda sua densidade. Formam-se correntes de convecção.

Se uma hélice é colocada na frente do fluxo de vento, então o vento empurra-a transferindo parte de sua energia para a lâmina da hélice. Assim como ocorre num hidrelétrica, que a água move as pás da turbina, o vento move a hélice de uma estação eólica. A turbina eólica captura energia a partir do vento. A mesma coisa acontece com um barco a vela, que transfere energia para seu deslocamento.

Numa estação eólica destacam-se as pás de rotor, eixo central e gerador.

Pás de rotor - As lâminas agem como barreiras para o vento. Tem o formato de asa de avião.

Eixo central - Quando o rotor gira, transfere a energia mecânica de rotação ao eixo central, que é munido de pequenos conversores eletromagnéticos. A lei de indução rege os processos.

Gerador - Ele utiliza as propriedades da indução eletromagnética.Um gerador simples consiste em ímãs e um condutor (bobina). O condutor é normalmente um fio enrolado. Dentro do gerador, o eixo se conecta a um conjunto de ímãs permanentes que circunda a bobina de fio. Na indução eletromagnética, se você tiver um condutor cercado por ímãs, e uma dessas partes estiver girando em relação ao outro, induz tensão no condutor. Passa corrente. Lei de Àmpere-Faraday. Quando o rotor gira o eixo, o eixo gira o conjunto de ímãs, gerando tensão na bobina de fio. Que impulsiona a tensão da corrente elétrica (normalmente em corrente alternada).

Sistemas modernos de tecnologia eólica

As modernas turbinas eólicas estão se desenvolvendo em duas direções literalmente: vertical e horizontal. Turbinas eólicas com eixos verticais são ainda bastante raras. O único atualmente em produção comercial é a turbina Darrieus, que parece muito com um batedor de ovos. Elas possuem eixo montado perpendicular ao chão. Por isso estão sempre alinhados ao vento, ao contrário das turbinas convencionais. Evitam o gasto energético necessário para tal alinhamento. Entretanto ocupam bastante espaço. Além disso, a interferencia do chão com os ventos, faz com que tais turbinas sejam menos eficientes.

  

Turbinas com eixos horizontais são as mais produzidas em escala industrial. Nelas, o eixo de transferência de rotação é paralelo ao chão. Elas necessitam ser constantemente alinhadas com o vento através de um mecanismo de ajuste de guinada. O sistema de guinada tipicamente consiste de motores elétricos e engrenagens que movimentam o rotor à esquerda ou à direita. Geralmente tais sistemas distam 80m do chão.

Nessas turbinas encontram-se:

pás do rotor - para mover se com a energia eólica e transmitir rotação ao gerador

caixa de velocidades - aumenta a velocidade do eixo entre o cubo do rotor e o gerador

gerador - usa a energia rotacional do eixo para gerar eletricidade usando eletromagnetismo

unidade de controle eletrônico (não mostrado) - sistema de monitores, desliga turbina em caso de avaria e controla o mecanismo de guinada

controlador de guinada (não demonstrado) - move o rotor para alinhar com a direção do vento

Freios - parar a rotação do eixo no caso de sobrecarga de energia ou falha do sistema

Torre - suportes de rotor e uma nacele e elevadores instalação inteira a maior elevação em lâminas pode seguramente limpar o terreno

Equipamentos elétricos - conduz eletricidade de um gerador através da torre e controla muitos elementos de segurança da turbina

Do início ao fim, o processo de geração de eletricidade a partir do vento - e entrega de electricidade para pessoas que precisam dele.

Da turbina aerodinâmica

As turbinas eólicas contam com o mais sofisticada desenho aerodinâmico até então desenvolvido. As pás das turbinas são moldadas de maneiras a se assemelharem muito asas de avião. Que por sua vez, são inspiradas nos pássaros. As hélices são um aerofólio, uma lâmina com uma das faces um pouco arredondada, enquanto a outra é relativamente pontiaguda. Quando o vento tromba com a parte arredondada, direciona-se para cima e sobe. A região pontiaguda evita turbulências. Entretanto, a aerodinâmica não é crucial para obtenção da energia elétrica a partir da eletricidade. Ela atua mais nos critérios da eficiência.  Já o tamanho sim. Quanto maior as pás, maior pode ser o eixo central e maior a região do rotor. De um modo geral, duplicando o diâmetro do rotor produz um aumento de quatro vezes na produção de energia. Em alguns casos, porém, em uma área-vento de velocidade mais baixa, um menor diâmetro do rotor pode acabar por produzir mais energia do que um rotor maior, pois com uma estrutura menor, leva menos de energia eólica para girar o gerador menor, então a turbina pode ser executado em plena capacidade quase o tempo todo. A altura da torre é um fator importante na capacidade de produção, também. Quanto maior a turbina, mais energia ele pode capturar porque a velocidade do vento aumenta com o aumento da altitude - o solo atrapalha o fluxo do vento. Cientistas estimam um aumento de 12 por cento na velocidade do vento a cada duplicação da elevação.

Pás da turbinas são torcidas para que elas possam sempre apresentar um ângulo que se aproveita os ventos.

Calculo Energético

Para calcular a quantidade de energia que uma turbina pode realmente gerar a partir do vento, você precisa saber a velocidade do vento no local da turbina e da potência da turbina. A maioria das grandes turbinas produzem sua potência máxima em velocidades do vento em torno de 15 metros por segundo (54km/h). Considerando a velocidade do vento constante, é o diâmetro do rotor que determina quanta energia de uma turbina pode gerar. Tenha em mente que, como um aumento do diâmetro do rotor, a altura da torre também aumenta, o que significa um acesso mais rápido aos ventos.

Rotor de tamanho e potência máxima
Diâmetro do rotor (em metros)	Saída de potência (kW)
10	25
17	100
27	225
33	300
40	500
44	600
48	750
54	1000
64	1500
72	2000
80	2500
Associação Dinamarquesa da Indústria Eólica, Associação Americana de Energia Eólica: Fontes http://science.howstuffworks.com/environmental/green-science/wind-power3.htm

Há uma série de sistemas de segurança que podem desligar a turbina se as velocidades do vento ameaçam a estrutura. Um sensor de vibração que consiste basicamente em uma bola de metal presa a uma corrente, atua como interruptor do sistema. Se a turbina começa a vibrar acima de um certo limiar, a bola cai do pedestal, e provocando seu desligamento.

Provavelmente o sistema de segurança ativado mais comumente em uma turbina é a "travagem" do sistema , que é acionado por velocidades de vento acima do limite. Estas configurações usar um controle de sistema de energia que atinge essencialmente os freios quando a velocidade do vento ficar muito alto e depois em "soltar os freios", quando o vento está de volta abaixo de 45 mph. grandes projetos da turbina modernos usam vários tipos diferentes de sistemas de travagem

Economia e recursos eólicos

Em uma escala global, as turbinas eólicas equiparam a geração de oito grandes usinas nucleares grandes. Isso inclui não só turbinas grandes, mas também pequenas turbinas de geração de eletricidade para casas individuais ou empresas. Uma turbina eólica, típico pode gerar até 1,8 MW de eletricidade, ou 5,2 milhão de kWh por ano, em condições ideais - o suficiente para abastecer cerca de 600 famílias. Ainda assim, o carvão e usinas de energia nuclear pode produzir eletricidade mais barata do que as turbinas eólicas podem. Então, por que usar a energia eólica? As duas principais razões para o uso do vento para gerar eletricidade são as mais óbvias: A energia eólica é limpa , e é renovável . Ele não libera gases nocivos como CO₂ e óxidos de nitrogênio na atmosfera como faz o carvão.

Qual mundo você quer para você e seus descendentes?


Fonte: http://science.howstuffworks.com/environmental/green-science/wind-power.htm