Energia eólica

Como funciona a energia eólica?

A energia eólica é o processo de aproveitar a energia mecânica do vento e transformá-lo em energia elétrica. Se você se interessou por energia verde e sustentável, ou talvez tenha participado de uma aula sobre o assunto, então sabe que a reputação da energia eólica está bem acima da energia solar e da energia hídrica. É uma das formas mais limpas de energia – 100% por cento de emissões e produção de energia livre de resíduos. Estima-se também que esteja produzindo quase 20% da eletricidade mundial. Antes de investigarmos o funcionamento de um moinho de vento, vamos primeiro ver como as turbinas eólicas produzem eletricidade.

Como as turbinas produzem eletricidade?

Uma turbina é uma máquina projetada para capturar alguma quantidade de energia de um fluido em movimento (como um líquido ou um gás) para que possa ser usada. A turbina em um moinho de vento é um dos tipos mais simples de turbina. As enormes pás do rotor que você vê na frente do moinho de vento são a parte da turbina do moinho de vento. As lâminas são projetadas em uma forma curvada especial, similar àquela das asas do aerofólio em um avião.

Quando o vento passa pelas asas de um avião, ele fornece uma força ascendente chamada elevação. O mesmo vento que sopra pelas pás de um moinho de vento produz um efeito de rotação sobre elas. A quantidade de energia cinética que o vento perde é quase a mesma que a quantidade de energia cinética que o moinho de vento capta, exceto pelo fato de que certas perdas de energia ocorrem (como o atrito). A quantidade de energia que um aerogerador produz é diretamente proporcional à área em que as pás do rotor passam. Em outras palavras, quanto mais longas as pás, mais energia a turbina de um moinho de vento poderá produzir. O fator que desempenha um papel fundamental na produção de energia eólica é a velocidade do próprio vento. De fato, se a velocidade do vento dobra, a turbina será capaz de produzir 8 vezes a quantidade de energia que produz na velocidade padrão do vento (1/2 da velocidade).

Peças-chave de um moinho de vento

Embora existam diferentes tipos de moinhos de vento, vamos primeiramente analisar o funcionamento de um moinho de vento horizontal nesta seção. Como já vimos, as pás da turbina giram ao redor, aproveitando a energia cinética do vento. Embora as pás do rotor girem em velocidades muito altas, elas são suportadas por um eixo de transmissão central que suporta as pás. O eixo central ou o eixo de acionamento gira lentamente em comparação com a turbina.

Em turbinas mais modernas, as pás podem girar em torno do cubo na frente, a fim de atender o vento no melhor ângulo ou passo para que ele seja capaz de aproveitar a energia do vento da melhor maneira. Este giro das pás para encontrar o vento no ângulo correto é conhecido como o mecanismo de controle de inclinação. O mecanismo de controle de inclinação das pás é alcançado com a ajuda de pequenos motores elétricos ou de cilindros hidráulicos que controlam a articulação com controle elétrico preciso. Turbinas menores têm mais controle mecânico sobre sua articulação, enquanto outras não têm nenhum giro.

Em seguida, nos movemos para o corpo principal do moinho de vento, conhecido como a barquinha. A nacela contém dois componentes principais dentro dela – a caixa de câmbio e o gerador. A caixa de câmbio converte a rotação de baixa velocidade do eixo de acionamento em rotações de alta velocidade que são rápidas o suficiente para operar com sucesso um gerador. A taxa de conversão habitual da caixa de velocidades é de cerca de 16 rpm (rotações por minuto) do veio de transmissão para cerca de 1600 rpm para o gerador. O gerador é colocado logo após a caixa de câmbio na nacela. Os geradores em moinhos de vento podem produzir 2 milhões de watts de energia a 700 volts na capacidade máxima sob altas velocidades do vento.

A próxima parte importante em um moinho de vento é o anemômetro. O anemômetro é um dispositivo automático de medição de velocidade que é colocado na superfície da nacela na parte de trás. O anemômetro fornece medições em relação à velocidade e direção do vento. Usando esses parâmetros, toda a nacela, junto com as lâminas, pode ser movida com a ajuda de um motor de guinada. O motor de guinada é montado entre a nacela e a torre.

Se estiver muito ventoso ou se o tempo estiver turbulento, serão aplicados freios para evitar que ocorram danos ao moinho de vento. Isto é empregado por razões de segurança, pois o aparelho de aerogerador pode encontrar danos a velocidades tão altas. Os freios também são aplicados quando as verificações de segurança e os trabalhos de manutenção devem ser feitos na turbina eólica. A corrente elétrica produzida a partir de um aerogerador é então levada para um transformador elevatório, que aumenta a tensão da eletricidade muitas vezes. Isso é para que possa ser efetivamente transmitido por grandes distâncias até a grade. Da rede, a eletricidade é transmitida para várias subestações menores, que distribuem a eletricidade para consumo doméstico e industrial.

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