Energia

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UNIVERSIDADE TÉCNICA DE LISBOA
INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO

DEEC / Secção de Energia

Energias Renováveis e Produção Descentralizada

INTRODUÇÃO À ENERGIA EÓLICA

Rui M.G. Castro

Janeiro de 2003 (edição 1)

OUTROS VOLUMES DISPONÍVEIS



Introdução à Energia Fotovoltaica, Novembro 2002 (edição 0)



Introdução à Energia Mini-Hídrica, Dezembro 2002 (edição 1)

•Condições Técnicas e Económicas da Produção em Regime Especial
Renovável, Fevereiro 2003 (edição 2)

Rui Castro
rcastro@ist.utl.pt
http://enerp4.ist.utl.pt/ruicastro

ÍNDICE

1.

INTRODUÇÃO

1

1.1.

Enquadramento Geral

1

1.2.

Situação em Portugal

4

1.3.

Estado-da-Arte

5

1.4.

Custos

10

1.5.

Ambiente

12

2.

RECURSO EÓLICO

2.1.

13Estrutura do Vento

15

2.1.1.

Variação no tempo

15

2.1.2.

Representação espectral

17

2.1.3.

Um modelo do vento

19

2.2.

Vento Quase-Estacionário

20

2.2.1.

Distribuição de Weibull

21

2.2.2.

Lei de Prandtl

24

2.3.

Vento Turbulento

28

2.4.

Características Especiais do Vento

31

2.4.1.

Obstáculos

31

2.4.2.

Efeito deesteira

32

2.4.3.

Vento no mar

33

2.5.

Caracterização de um Local

34

2.5.1.

Identificação de locais potenciais

34

2.5.2.

Medição do vento

34

2.5.3.

Representação do perfil de ventos

37

2.5.4.

Modelos físicos e modelos numéricos

39

3.

CÁLCULOS ENERGÉTICOS

3.1.

Potência Eólica

41
41

3.1.1.

Coeficiente de potência – CP

423.1.2.

Característica eléctrica do aerogerador

43

3.2.

4.

Cálculo Energético

TECNOLOGIA

4.1.

Componentes do Sistema

44

49
49

4.1.1.

Rotor

50

4.1.2.

Cabina

52

4.1.3.

Torre

53

4.2.

Aerodinâmica

54

4.2.1.

Optimização da conversão

54

4.2.2.

Forças actuantes na pá

56

Controlo de Potência

59

4.3.
4.3.1.Entrada em perda

59

4.3.2.

Variação do passo

60

4.3.3.

Vantagens e inconvenientes

61

4.4.

Geradores Eléctricos

62

4.5.

Turbinas de Eixo Vertical

65

5.

ANEXOS

67

6.

BIBLIOGRAFIA

69

6.1.

WWW

69

6.2.

Tradicional

69

Introdução

1.

1

INTRODUÇÃO
No princípio do segundo milénio, fontes energéticas como o vento, a água ea

lenha dominavam a produção de calor e de força motriz. Em épocas mais recentes, as novas fontes – o carvão, o petróleo, o gás e o nuclear – substituíram estas
fontes tradicionais, em particular nos países que se foram industrializando.
O ressurgimento das energias renováveis dá-se a partir dos choques petrolíferos da década de 70. Por um lado, a necessidade de assegurar a diversidade esegurança no fornecimento de energia e, por outro lado, a obrigação de proteger o
ambiente, cuja degradação é acentuada pelo uso de combustíveis fósseis, motivaram o renovado interesse pelas renováveis.
A energia eólica é hoje em dia vista como uma das mais promissoras fontes
de energia renováveis, caracterizada por uma tecnologia madura baseada principalmente na Europa e nos EUA. As turbinaseólicas, isoladas ou em pequenos
grupos de quatro ou cinco, e, cada vez mais, em parques eólicos com quarenta e
cinquenta unidades, são já um elemento habitual da paisagem de muitos países
europeus, nomeadamente a Alemanha, Dinamarca, Holanda e, mais recentemente, o Reino Unido e a Espanha. Nos EUA, a energia eólica desenvolveu-se principalmente na Califórnia (Altamont, Tehachapi e San Gorgonio)com a instalação
massiva de parques eólicos1 nos anos 80.

1.1.

ENQUADRAMENTO GERAL
A energia eólica tem registado nos últimos anos uma evolução verdadeira-

mente assinalável. Para ter uma ideia da taxa de crescimento verificada, observa-se que uma das bases de dados mundiais de vento mais conhecidas registava
no dia 4 de Março de 1998 e no dia 10 de Janeiro de 2003 os valores de...
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