ANÁLISE DO POTENCIAL MECÂNICO E TORQUE AERODINÂMICA COM DADOS DE TEMPERATURA DO VENTO EM TURBINAS EÓLICAS DE EIXO HORIZONTAL

Abstract

O Brasil tem grande parte de sua matriz energética oriunda de fontes hídricas e térmica, sendo um dos países que mais gera energia limpa no planeta. Além destas formas de geração e produção de energias, temos a partir de fonte solar, o biogás, a fotovoltaica e a energia eólica, todas elas em processo de crescimento como matriz energética, porém pouco aproveitada, embora extremamente favorável principalmente na região nordeste do país. Em energia eólica, o estudo para a modelagem de pás das turbinas aborda uma série de variáveis que impactam profundamente na extração da energia dos ventos, entre essas, o coeficiente de potência C_p, que expressa características estruturais e de funcionamento do rotor, bem como do meio que está inserida a turbina. Embora a temperatura local não esteja explicita no C_p, ela impacta na energia mecânica extraída do vento, podendo afetar a produção final de energia elétrica.

Nesse artigo o desempenho do rotor da turbina eólica é avaliado em função do coeficiente de torque C_q, que está relacionado ao coeficiente de potência P_m através da relação de velocidade da ponta da pá λ, que por sua vez é uma razão entre velocidade do rotor e do vento. Analisamos o coeficiente de torque usando λ, o ângulo de ataque β e o coeficiente de potência P_m em diferentes temperaturas, reconhecendo a relação entre o torque aerodinâmico T_A e o coeficiente de torque C_q. A análise indica que controlar a velocidade angular significa consequentemente que o torque aerodinâmico T_A causado pelas pás, será controlado, portanto a P_m extraída, T_A e λ estão relacionadas. A proposta desse estudo é reconhecer previamente as oscilações de vento e mudanças de temperatura, com as possibilidades de que os sistemas posteriores à turbina otimizem o controle de velocidade angular do rotor, minimizando as oscilações entregue ao gerador elétrico.