Quais os fatores para a produção de energia eólica?
Passo 1
O enunciado pede para listar e explicar os principais fatores que influenciam a produção de energia em uma turbina eólica. O conteúdo envolve a teoria do fluxo de vento e a aerodinâmica do rotor, além das eficiências mecânicas e elétricas do sistema.
Passo 2
A base teórica está na fórmula da potência disponível no vento, que é
onde:
– é a densidade do ar;
– é a área varrida pelas pás
;
– é a velocidade do vento.
–
–
–
Passo 3
Densidade do ar
:
A densidade varia com altitude, temperatura e pressão. Quanto maior , maior a energia disponível. Em dias frios ou ao nível do mar,
é maior que em dias quentes ou em altitudes elevadas.
A densidade varia com altitude, temperatura e pressão. Quanto maior
Passo 4
Área varrida
:
Definida pelo diâmetro do rotor , pois
Definida pelo diâmetro do rotor
Um rotor maior intercepta mais ar, aumentando
e, portanto, a potência extraída.
Passo 5
Velocidade do vento
:
A potência cresce com o cubo de . Pequenas variações em
têm grande efeito na energia. Além disso, o local deve apresentar um perfil de vento estável, com baixa turbulência e velocidade média alta.
A potência cresce com o cubo de
Passo 6
Coeficiente de potência
e eficiências:
– é a fração da potência do vento que o rotor consegue converter em energia mecânica (limite de Betz
).
– Há perdas mecânicas no eixo e caixa de engrenagens e perdas elétricas no gerador e inversor. A potência útil é
–
– Há perdas mecânicas no eixo e caixa de engrenagens e perdas elétricas no gerador e inversor. A potência útil é
Passo 7
Condições de sítio e ambientais:
– Topografia: colinas, vales e rugosidade do terreno modificam o perfil de vento.
– Altura do cubo (hub height): ventos são mais rápidos em alturas maiores.
– Obstáculos (edifícios, árvores) geram turbulência que reduz eficiência e vida útil das pás.
– Topografia: colinas, vales e rugosidade do terreno modificam o perfil de vento.
– Altura do cubo (hub height): ventos são mais rápidos em alturas maiores.
– Obstáculos (edifícios, árvores) geram turbulência que reduz eficiência e vida útil das pás.
Passo 8
Projeto e operação da turbina:
– Projeto aerodinâmico das pás (perfil, comprimento, material).
– Controle de passo (angle of attack) e de velocidade para operar próximo ao máximo.
– Estratégias de manutenção e confiabilidade para minimizar paradas e perdas de produção.
– Projeto aerodinâmico das pás (perfil, comprimento, material).
– Controle de passo (angle of attack) e de velocidade para operar próximo ao
– Estratégias de manutenção e confiabilidade para minimizar paradas e perdas de produção.
Resposta
Os principais fatores para a produção de energia eólica são:
- Densidade do ar
, que varia com altitude, temperatura e pressão. - Área varrida pelo rotor
, diretamente ligada ao tamanho das pás. - Velocidade do vento
, pois a potência disponível escala com . - Coeficiente de potência
da turbina e eficiências mecânicas e elétricas . - Características do sítio: topografia, rugosidade, turbulência e altura do cubo.
- Projeto e controle da turbina: perfil das pás, controle de passo, manutenção e confiabilidade.