Tipos de turbina eólica

Foi explicado em meu artigo anterior que diferentes tipos de turbinas eólicas usam a energia cinética do vento para gerar energia. De fato, a energia eólica é conhecida como a forma mais limpa de gerar energia mecânica e/ou elétrica. A energia obtida pode ser classificada de acordo com a forma como a energia eólica é colhida; vento terrestre e vento offshore. Leia o artigo abaixo para saber mais sobre isso!

Hoje você conhecerá os diferentes tipos de turbinas eólicas e suas vantagens e desvantagens em suas diversas aplicações.

Tipos de turbina eólica

Abaixo estão os vários tipos de turbinas eólicas usadas para geração de energia.

Turbinas eólicas de eixo horizontal (HAWTs)

Os aerogeradores do tipo eixo horizontal são os mais utilizados atualmente, embora ocorram algumas limitações. As lâminas estilo hélice são projetadas para girar em torno de um eixo horizontal. Seus componentes incluem pás de rotor que são conectadas a um eixo que é ainda conectado a um gerador que produz energia elétrica. Essas lâminas parecem uma hélice de avião montada no topo de uma torre.

Nesses tipos de turbinas eólicas, um sensor de vento é montado em um mecanismo de guinada (chamado nacele) para que a turbina possa se alinhar adequadamente com a direção do vento. Portanto, uma distribuição mais eficaz da energia eólica é forçada nos rotores.

A estrutura das turbinas eólicas de eixo horizontal precisa ser forte o suficiente para suportar o peso dos componentes do dispositivo. Alguns desses componentes incluem pás do rotor, caixa de engrenagens, gerador, etc. Além disso, a base deve ser capaz de suportar o vento forte que sopra. No entanto, a nacela contém um elemento de quebra que ajuda a parar imediatamente as pás quando ocorre vento forte ou descontrolado.

Dentre todos os tipos de turbinas, a turbina eólica de eixo horizontal apresenta maior eficiência e maior geração de energia. Esta turbina está frequentemente disponível em dois tipos, nomeadamente; turbinas a favor do vento e a favor do vento.

Turbinas a favor do vento:

Em uma turbina Up-wind HAWTs, o vento atinge os rotores antes da torre, ou seja, está voltado para o vento. É por isso que os rotores não sofrem com a sombra do vento atrás da torre, resultando em uma operação mais eficiente. Além disso, o sistema é menos suscetível ao desgaste. No entanto, o mecanismo de guinada aumenta o peso da estrutura.

Na maioria dos projetos, os rotores contra o vento não são flexíveis para que não se dobrem ou colidam com a torre. Isso geralmente ocorre quando a velocidade do vento é alta. Para evitar ainda mais isso, o rotor é colocado a alguma distância da torre. Devido a isso, as dificuldades de fabricação desses tipos de turbinas eólicas são altas. A inflexibilidade das pás do rotor equivale a exigir material mais pesado para a construção das pás.

Turbinas a favor do vento:

Esses tipos de turbinas eólicas de eixo horizontal são menos comuns, mas seu design se parece muito com o tipo de explicação anterior. A única diferença é a localização do rotor, que fica a jusante da torre. Nos tipos a favor do vento, o vento atinge a torre antes de atingir as pás. O design permite maior flexibilidade nas pás do rotor, tornando o uso de materiais mais leves. Os benefícios do vento a favor incluem peso estrutural mais leve e melhor dinâmica estrutural da torre, levando parte da carga da torre para as pás durante sua operação.

Os tipos de turbinas eólicas de eixo horizontal a favor do vento não precisam de nenhum mecanismo de guinada. Isso ocorre porque o rotor e a carcaça são projetados de forma que a carcaça siga a direção do vento. Por estar localizado a jusante da torre, o rotor sofre sombreamento do vento, que oscila a quantidade de energia gerada. A sombra do vento também pode causar fadiga nas contrapartes do sistema.

Vantagens e desvantagens das turbinas eólicas de eixo horizontal HAWTs

Vantagens:

Abaixo estão os benefícios das turbinas eólicas de eixo horizontal.

• Devido à base da torre alta, o vento mais forte pode ser acessível.
• Como as pás se movem perpendicularmente ao vento, a energia é recebida durante toda a rotação. Isso resulta em maior eficiência.

Desvantagens:

Apesar das boas vantagens dos aerogeradores de eixo horizontal, ainda ocorrem algumas limitações. Abaixo estão as desvantagens de HAWTs.

• Componentes pesados, como lâminas, caixa de engrenagens, gerador, são necessários devido à construção maciça da torre.
• Seus componentes estão sendo levantados para a posição.
• A altura desses tipos de turbinas eólicas as torna visíveis em grandes áreas. Isso atrapalha a aparência da paisagem e pode criar oposição local em alguns casos.
• A variante a favor do vento sofre de fadiga e falha estrutural causada pela turbulência quando uma pá passa pela sombra do vento da torre. É por isso que a maioria dos HAWTs usa um projeto contra o vento, pois o rotor fica de frente para o vento na frente da torre.
• É necessário um mecanismo adicional de controle de guinada para girar as pás na direção do vento.
• A quebra é necessária para impedir que a turbina gire em ventos fortes. Isso impedirá a destruição do sistema por ventos fortes.
• Esforços cíclicos e vibrações são causados ​​quando a turbina tenta virar para enfrentar o vento.

Turbinas eólicas de eixo vertical (VAWT)

Nos tipos de turbinas eólicas de eixo vertical, os rotores giram um eixo que é instalado verticalmente. Este design permite uma menor sensibilidade em relação à direção do vento, o que o torna perfeito em fazendas onde a direção muda frequentemente. Em outras palavras, não importa a direção do vento, as lâminas ainda se movem e giram o eixo para produzir energia.

os tipos de turbinas eólicas de eixo vertical têm seu gerador próximo ao solo. Portanto, o peso extra é aliviado no rotor e torna o projeto menos complexo. Isso também facilita a manutenção em comparação com as turbinas eólicas de eixo horizontal. Embora, as turbinas eólicas de eixo vertical tenham menos eficiência do que as HAWTs devido à quantidade significativa de arrasto do ar nos rotores. A menor produção de energia é outro fator porque a velocidade do vento e seu fluxo a uma distância do solo são mais altos e mais suaves do que o nível do solo.

Turbina baseada em arrasto ou Savonius – geralmente possuem rotores com palhetas sólidas que giram em torno de um eixo vertical.

Turbina baseada em elevador ou Darrieus – têm um estilo de aerofólio alto e vertical, embora alguns pareçam ter uma forma de batedor de ovos. Uma torre de vento é um tipo de turbina baseada em elevador, embora ainda esteja passando por testes independentes.

Vantagens e desvantagens das turbinas eólicas de eixo vertical (VAWTs)

Vantagens:

Abaixo estão as vantagens das turbinas eólicas de eixo vertical.

• A energia é produzida em qualquer direção do vento.
• Não é necessária uma torre de suporte forte, pois a maioria de seus componentes é colocada no solo.
• Baixo custo de produção em comparação com turbinas eólicas de eixo horizontal.
• O mecanismo de guinada e o mecanismo de inclinação são eliminados, pois não há necessidade da turbina na direção do vento.
• Fácil instalação
• Baixos custos de manutenção
• Fácil de transportar de um lugar para outro.
• Adequado para áreas com condições climáticas extremas.
• Eles estão instalados em áreas urbanas.
• Baixo risco para humanos e pássaros porque as lâminas se movem em velocidades relativamente baixas.

Desvantagens:

• A eficiência é baixa porque apenas um blade funciona por vez.
• O push inicial para iniciar é necessário para que as lâminas comecem a girar.
• As turbinas eólicas de eixo vertical são muito menos eficientes devido ao arrasto adicional criado quando as pás giram.
• A vibração é relativamente alta porque o fluxo de ar próximo ao solo cria um fluxo turbulento.
• Essa vibração aumenta o desgaste do rolamento, o que pode resultar no aumento do custo de manutenção.
• VAWTs criam poluição sonora.

Conclusão

Diferentes tipos de turbinas eólicas são adequados por um motivo ou mais. Os tipos de eixo horizontal são comumente usados ​​devido à sua eficácia e um aerogerador de eixo vertical pode ser usado em qualquer área geográfica devido à sua portabilidade. Isso é tudo para este artigo, tipos de turbinas eólicas e suas vantagens e desvantagens.

Espero que você tenha aprendido muito com este post, se sim, compartilhe-o com outros alunos. Obrigado por ler. Vejo você na próxima vez!