Aumento de 6% na produção anual de energia com spoilers de borda de fuga em GFRP para pás de turbinas eólicas

EvoFlap: elemento de fluxo retrofitável para pás de rotor

A start-up de energia eólica evoblade, um spin-off do Institute of Aerospace Technology (IAT) da Universidade de Ciências Aplicadas de Bremen (Alemanha), desenvolveu um spoiler de borda de fuga composto retrofitável para pás de rotor com a ajuda da Deutsche Windtechnik AG (Bremen) e Wirtschaftsförderung Bremen. Os resultados de um estudo de teste e otimização lado a lado do EvoFlap agora confirmam que a instalação do spoiler pode melhorar o fluxo aerodinâmico na área da raiz da pá, resultando em eficiência e desempenho melhorados do sistema de turbina eólica.

"Pás de rotor têm impacto significativo no desempenho técnico e econômico de uma turbina eólica", diz Dr.-Ing. Frank Kortenstedde, fundador e CEO da evoblade. "Desenvolvendo e otimizando um elemento de fluxo retrofitável, queríamos alcançar uma melhoria técnica e econômica nas propriedades de sistemas existentes que aproveita os avanços no entendimento técnico."

Construção sandwich GFRP de 10 metros em 7 segmentos

O EvoFlap pode ser adaptado a diferentes tipos de pás de rotor. O tipo de turbina NEG Micon NM 82 com potência nominal de 1,5 megawatts (MW) e comprimento de pá de rotor de 40 metros foi selecionado como sistema base para a otimização. O spoiler add-on, composto de uma construção sandwich de polímero reforçado com fibra de vidro (GFRP), tem comprimento total de 10 metros, dividido em sete segmentos para permitir montagem diretamente em uma pá de rotor instalada.

"A pá não precisa ser removida do cubo para permitir a instalação do EvoFlap, e isso reduz a quantidade de trabalho e custos", enfatiza Frank Kortenstedde. "Além disso, a estrutura da pá não é danificada pela colagem dos segmentos nela, e o EvoFlap se integra harmonicamente com o design da pá." Para validar a produção anual de energia, a empresa ROMO Wind (Einsiedeln, Suíça) foi comissionada para realizar monitoramento de desempenho independente usando tecnologia de anemômetro iSpin, que mede velocidade do vento na frente da turbina para dados diretos e não perturbados. Além do sistema de teste, uma segunda turbina (adjacente) do mesmo tipo foi equipada com tecnologia iSpin como sistema de referência.

Resultados: 6% aumento na AEP e vida útil estendida

Os resultados do estudo lado a lado, que rodou de agosto de 2015 a março de 2019, confirmaram o aumento na produção anual de energia (AEP), que foi previsto usando dados simulados. Resultados recentes também mostram um aumento de 6% na AEP com velocidade média anual do vento de 7 metros por segundo. Além de aumentar o rendimento, demonstrou-se que o EvoFlap também aumenta a resistência à flexão e torção da pá de rotor, o que melhora a vida útil geral da pá.

"Dependendo da vida útil do EvoFlap, uma possível extensão de 1,2 a 2,6 anos além da vida útil máxima de 20 anos pode ser alcançada", explica Frank Kortenstedde. "Um nível muito alto de transferência de tecnologia foi alcançado. Retrofit de tais elementos de fluxo de grande escala é atualmente a exceção absoluta. No entanto, este projeto de pesquisa mostra efeitos positivos potenciais significativos."

Segundo a evoblade e parceiros, o EvoFlap pode teoricamente ser instalado em todas as turbinas eólicas que têm design esbelto na área da raiz da pá. No entanto, enquanto o elemento de fluxo é adequado como solução retrofit, ele precisa ser adaptado às características individuais do tipo de pá correspondente.

"Embora retrofit de elementos de fluxo nem sempre seja uma opção, e o design inicial e características das turbinas dependam dos fabricantes do sistema, ainda estamos muito felizes em participar e apoiar projetos de pesquisa como este que olham para tecnologias do futuro", adiciona Matthias Brandt, diretor da Deutsche Windtechnik AG. "Os resultados estão indo na direção certa e estão ajudando toda a indústria!"