As turbinas eólicas - Saiba tudo !

três pás suportadas por um cubo que constitui o rotor
três pás suportadas por um cubo que constitui o rotor

As turbinas eólicas

Eles geralmente consistem de três pás apoiadas por um cubo que constitui o rotor e instaladas no topo de um mastro vertical. Este conjunto é fixado por uma nacela que abriga um gerador.

Um motor elétrico possibilita orientar o rotor para que ele esteja sempre voltado para o vento.

As pás permitem transformar a energia cinética do vento (energia que um corpo possui por causa de seu movimento) em energia mecânica (movimento mecânico das pás).
O vento gira as pás entre 10 e 25 rotações por minuto. A velocidade de rotação das lâminas depende do seu tamanho : quanto maiores, menos rapidamente elas giram.

O gerador transforma energia mecânica em energia elétrica. A maioria dos geradores precisa funcionar em altas velocidades (1.000 a 2.000 rotações por minuto) para gerar eletricidade.
Portanto, é necessário primeiramente que a energia mecânica das pás passe por um multiplicador cuja função é acelerar o movimento do eixo de transmissão lento, acoplado às pás, para o eixo rápido acoplado ao gerador.

A eletricidade produzida pelo gerador tem uma tensão de cerca
RCA
O soquete RCA, também conhecido como fonógrafo ou soquete de cídula, é um tipo muito comum de conexão elétrica. Criado em 1940, ainda é encontrado hoje na maioria das casas. Transmite sinais de áudio e vídeo. A sigla da RCA significa Radio Corporation of America. Originalmente, o plugue RCA foi projetado para substituir as antigas fichas telefônicas de trocas telefônicas manuais.
de 690 volts que não pode ser usada diretamente, é tratada através de um conversor, e sua tensão é aumentada para 20.000 volts.
Em seguida, é injetado na rede elétrica e pode ser distribuído aos consumidores.
A turbina eólica de eixo horizontal é composta por um mastro, uma nacela e um rotor.
A turbina eólica de eixo horizontal é composta por um mastro, uma nacela e um rotor.

Descrição de uma turbina eólica

A base, muitas vezes circular e de concreto armado no caso de turbinas eólicas onshore, que mantém a estrutura geral;


O mastro 6 ou a torre na parte inferior da qual encontramos o transformador que permite aumentar a tensão da eletricidade produzida para injetá-la na rede;


Nacelle 4, estrutura suportada pelo mastro que abriga os diversos elementos mecânicos. As turbinas eólicas de acionamento direto distinguem-se daquelas equipadas com trens de engrenagens (caixa de engrenagens / caixa de engrenagens 5), dependendo do tipo de alternador utilizado.
Os alternadores convencionais requerem uma adaptação da velocidade de rotação em relação ao movimento inicial do rotor;

Rotor 2, uma parte rotativa da turbina eólica colocada no alto para capturar ventos fortes e regulares. É composto por 1 pás feitas de material compósito que são colocadas em movimento pela energia cinética do vento.
Conectados por um cubo, cada um deles pode ter em média 25 a 60 m de comprimento e girar a uma velocidade de 5 a 25 rotações por minuto.

A potência de uma turbina eólica

Potência é a quantidade de energia produzida ou transmitida em um segundo. As turbinas eólicas atualmente instaladas têm uma potência máxima entre 2 e 4 MW, quando o vento é forte o suficiente.


Considere uma turbina eólica cujas pás têm um raio r.
Está sujeito à aceleração de um vento de velocidade v.



A energia captada pela turbina eólica é proporcional à energia cinética do vento que passa pela turbina eólica.


Toda essa energia não pode ser obtida porque a velocidade do vento não é zero após a turbina eólica.



A potência máxima (energia por segundo) captada pela turbina eólica é dada pela fórmula de Betz :



P = 1,18 * R² * V³



R está em metros
V em metros por segundo
P em watts



Conhecendo as dimensões da turbina eólica e a velocidade do vento em um determinado local, podemos, usando esta fórmula, avaliar a potência de uma turbina eólica.

Na prática, a potência útil de uma turbina eólica é menor que P. Isso se deve ao fato de que, do vento à distribuição, existem várias etapas de conversão de energia, cada uma com sua própria eficiência :


vento em direção à energia cinética da hélice
Gerador de energia elétrica para transformador
retificador para armazenamento para distribuição.


A eficiência ideal é de 60 - 65%. Para turbinas eólicas comerciais, a eficiência está na faixa de 30 a 50%.

Turbina eólica e fator de carga

Mesmo que nem sempre opere em potência máxima, uma turbina eólica opera e produz eletricidade em média mais de 90% do tempo.

Para caracterizar a noção de "entregabilidade" de uma turbina eólica, as empresas de energia utilizam um indicador chamado fator de carga. Este indicador mede a relação entre a energia produzida por uma unidade de produção de eletricidade e a energia que ela poderia ter produzido se estivesse operando continuamente em sua potência máxima.
A taxa de ocupação média do vento é de 23%.

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