Question

onde fica turbinas eolicas

Answer 1

As turbinas eólicas podem ser classificadas em:

Horizontais;Verticais.

As figuras acima mostram exemplos de ambos os tipos.

No entanto, fica a questão: qual a melhor turbina eólica para a geração de energia elétrica?

A principal vantagem das turbinas verticais é independer da direção do vento mas, apesar disso, as turbinas horizontais dominam o mercado atual de turbinas eólicas para geração de energia.

O principio de funcionamento das turbinas eólicas é o mesmo das turbinas hidráulicas. As diferenças são o fluído de trabalho - ar ao invés da água - e a natureza do fluxo - externo ao invés de interno.

Análise das Turbinas Horizontais

A análise das turbinas eólicas é complexa porque envolve aerodinâmica e mecânica dos fluidos.

Contudo, os conceitos básicos podem ser obtidos a partir de simplificações na análise.

A energia contida no vento horizontal é basicamente sua energia cinética, uma vez que não há variação de pressão nem variação de altitude, conforme a seguinte expressão:

Onde:

E é a energia;m é a massa;v é a velocidade.

A expressão é extremamente simples e conhecida mas, ao tentarmos aplicá-la, surgem as algumas dificuldades:

Qual  a velocidade e qual a massa a serem consideradas?

A figura abaixo apresenta uma primeira aproximação para o fluxo de ar através de um rotor de uma turbina eólica, onde:

V∞ é a velocidade do vento muito antes de sofrer influência do rotor;p∞ á a pressão do ar sem sofrer influência do rotor;Ve é a velocidade do vento na esteira do rotor;

Considerando a lei da conservação da energia, a energia retirada do vento provocará uma redução na energia contida no vento após a turbina.

Isto implica na redução da velocidade do vento após o rotor e esta velocidade foi chamada de Vw. Esta velocidade está representada distante do rotor porque a presença do mesmo provoca complexas alterações no fluxo de ar.

Quanto menor for esta velocidade, maior será a energia retirada do vento e maior será o impacto ambiental.

A questão da massa a ser considerada é mais complexa.

Uma primeira aproximação é considerar apenas a massa de ar que atravessa o rotor. Desta forma, considera-se apenas a massa de ar contida no tubo fictício, apresentado na Figura anterior.

Isto significa que não existe fluxo de ar para dentro ou para fora deste duto imaginário e, conseqüentemente, a conservação de massa á aplicável a todo o duto conforme a expressão abaixo:

    (1)

Onde:

ρ é a densidade do ar ;A é a área;V é a velocidade.

A velocidade no disco da turbina está relacionada com a velocidade do vento a montante através do fator de indução de fluxo axial - a - da seguinte maneira:

    (2)

Aplicando esta relação na equação de conservação de massa (1), teremos que:

     (3)