Energia eolica

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ASPECTOS DE DESENVOLVIMENTO DE TURBINA EÓLICA DE EIXO VERTICAL

Sérgio Boscato Garcia Gabriel Cirilo da Silva Simioni Jorge Antonio Villar Alé siosguitar@pucrs.br simioni@pucrs.br villar@pucrs.br NUTEMA – Núcleo Tecnológico de Energia e Meio Ambiente – PUCRS, Av. Ipiranga, 6681 CEP 90619-900, Prédio 30, bloco F, sala 272 Porto Alegre - RS - Brasil Resumo. O propósito deste trabalho é apresentaros principais aspectos relacionados com o projeto de desenvolvimento de uma turbina eólica de eixo vertical, bem como o andamento e os resultados nele obtidos. Uma revisão dos tipos de turbinas que embasam este projeto é apresentada, mostrando conceitos clássicos como o de Darrieus e o de Savonius, e conceitos atuais como rotores de desenho helicoidal. Também são apresentados os projetos deprotótipos, a confecção e ensaio dos mesmos em laboratório, a metodologia empregada na aquisição e análise de resultados e os sistemas mecânicos e estruturais usados nos testes de laboratório. Um dos objetivos é o uso de geradores axiais síncronos de imã permanente nacionais para a composição dos sistemas com todos os modelos de turbinas. Palavras-chave: Turbinas eólicas, aerogeradores, aerodinâmica. 1.INTRODUÇÃO O projeto de desenvolvimento de turbina eólica de eixo vertical (TEEV), objetiva uma máquina de pequeno porte com “design” aerodinâmico moderno e eficiente com potência nominal na ordem de 200 a 300 Watts. Estas turbinas de pequeno porte são geralmente utilizadas em locais sem o abastecimento de energia elétrica , sendo assim responsáveis pelo fornecimento de forma autônoma eindependente, com a possibilidade de armazenamento em banco de baterias. As maiores necessidades nascem em ambientes rurais, mas nada impede o uso destes aerogeradores também em centros urbanos como fontes de energia elétrica que podem ser associadas à alimentação vinda da rede convencional. Para o projeto foi fundamental uma revisão dos conceitos clássicos destas máquinas, assim como a realização de umapesquisa dos avanços tecnológicos nesta área. Como seqüência da metodologia empregada, a confecção de modelos e testes em túnel de vento, o projeto e fabricação de protótipos e sistemas para teste dos mesmos em laboratório e campo da mesma forma que a análise computacional e a modelagem do sistema dão seqüência ao cronograma físico traçado para o projeto. Trata-se de um projeto em andamento queapresenta financiamento com recursos da FINEP , como mostra Alé (2004).

I V C o n g r e s s o N a c i o n a l d e E n g e n h a r ia M e c â n i c a , 2 2 a 2 5 d e A g o s t o 2 0 0 6 , R e c i f e - P E

O modelo de TEEV tipo Darrieus foi patenteado por seu inventor G.J.M Darrieus em 1931. Segundo Paraschivoiu (2002), este modelo pode ter duas ou três pás as quais apresentam uma curvatura emforma de Catenária ou Troposkien, mas modelos simplificados destas máquinas podem ter as pás retas, então denominadas turbinas tipo H. O laboratório SANDIA dos EUA desenvolveu em 1987 um modelo de TEEV Darrieus de 34m de diâmetro e 625kW de potência nominal. Geralmente suas pás são fabricadas com perfis simétricos NACA 0012 e NACA 0015. Estas máquinas apresentam deficiência na partida sendonecessário um motor de arranque. A turbina Savonius denominada também rotor tipo S é uma turbina de baixa rotação e alto torque a qual pode trabalhar com baixas velocidades do vento predominando no seu funcionamento as forças de arrasto. Suas pás são formadas por semi-cilindros operando como um anemômetro de conchas. Podem ser utilizadas junto às turbinas Darrieus para fornecer o torque de partida.Vantagens de todos os modelos de TEEV, é que, não necessitam de sistema de controle para o direcionamento da turbina em relação ao escoamento principal e também em aspectos construtivos uma vez que o gerador pode estar disposto ao nível do solo. No presente trabalho três modelos de TEEV são estudados, conforme apresentamos abaixo:

(a) Tipo H

(b) Alta solidez

(c) Helicoidal

Figura 1....
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