Universidade Federal do Rio de Janeiro

Escola de Engenharia

Depto. de Eletrotécnica

Energia Solar Fotovoltáica

Prof. Stefan Krauter

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fontes de Energia Renováveis

 

 

 

Geração Eólica

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Marcele Medeiros Monteiro de Barros

Verônica Souza de Queiroz Varella

Turbinas Eólicas

A turbina eólica, ou aerogerador, é uma máquina eólica que absorve parte da potência cinética do vento através de um rotor aerodinâmico, convertendo em potência mecânica de eixo (torque x rotação), a qual é convertida em potência elétrica (tensão x corrente) através de um gerador elétrico. A turbina eólica é composta pelo rotor e pela torre que o sustenta, pela transmissão/multiplicação e pelo conversor. Ela pode extrair energia cinética somente do ar que passa através da área interceptada pelas pás rotativas. Embora combinada com a eficiência do modelo, a área varrida pelo rotor circular (p r2) é um fator crucial na determinação da energia entregue pela turbina eólica. A energia cinética bruta por unidade de tempo, potência, do vento passando por uma área A perpendicular ao seu vetor velocidade instantânea V, é dada por:

P = Cp 1/2 r .A.V3

onde :

r = densidade do ar, que varia com a latitude e as condições atmosféricas; r @ 1.2kg/m3;

Cp = é o coeficiente da performance que se relaciona com a energia cinética de saída e depende do modelo e na relação entre a velocidade do rotor e a velocidade do vento.

V = velocidade do vento em m/s2.

A energia potencial da turbina eólica depende do cubo da velocidade do vento; isto significa, por exemplo, que se a velocidade do vento em um local dobrar, a energia potencial de saída de uma turbina eólica é multiplicada por 8 ( 23 ). Esta sensibilidade da energia com a velocidade do vento mostra a importância na obtenção dos dados do vento para a estimativa da energia disponível.

A velocidade média anual é um bom parâmetro para pesquisar o vento. A tabela 2.12 serve como guia. Além da velocidade média anual do vento, as médias mensais são úteis, já que elas dão uma melhor idéia das variações seasonais. Isto é importante quando a investigação do abastecimento de energia irá partir da demanda mensal.

A velocidade do vento decresce à medida que se aproxima da superfície da terra devido à fricção entre o ar e a solo. A quantidade de decréscimo depende da rugosidade do solo; por exemplo, áreas florestais têm menor escoamento de ar que áreas descampadas. Medições em estações meteorológicas são geralmente tomadas em duas alturas-padrão: 2 metros ( para propósitos agrícolas ) e 10 metros ( o padrão internacional para medições meteorológicas ).

Pode ser possível obter dados de um instituto meteorológico que tenha as velocidades médias anuais do vento de todas as estações metereológicas do país. Também pode ser válido tentar obter dados de uma universidade local. Se houver uma estação meteorológica perto do local proposto, obtenha seus dados lá. Se possível, visite a estação para checar se ela não está rodeada por construções ( por exemplo, árvores) que possam levar a medidas não confiáveis. Se houver dúvidas sobre a validade das medições, use os dados coletados nos aeroportos, que são geralmente os mais confiáveis. Mesmo quando o local está a 100 Km da estação meteorológica, os dados podem ainda ser usados em conjunto com as comparações entre a estação e o local. Entretanto, diferentes circunstâncias podem necessitar de correção de dados meteorológicos. Por exemplo, locais perto das costa geralmente têm velocidades do vento maiores do que as de uma ilha; a velocidade do vento numa ilha é cerca de 2/3 daquela próxima à costa. Também é necessário comparar o terreno. Estações meteorológicas geralmente fornecem velocidade do vento em terreno-aberto. Quaisquer obstáculos tais como moitas, árvores e construções reduzem significativamente a velocidade do vento e montanhas podem gerar ventos muito turbulentos concentrados num local. Também é importante a coleta de dados em tornados e calmarias. Turbinas eólicas são normalmente projetadas para resitir a velocidades de vento abaixo de 55 m/s; assim é necessário conhecer a velocidade de sobrevivência da turbina. Calmarias não ameaçam a turbina, mas podem levar a períodos inaceitáveis sem saída de energia.

 

 

Velocidade média anual

10 m acima do nível do solo

Possibilidades de uso

para a energia eólica

Abaixo de 3 m/s

Usualmente não viável, a menos em

ocasiões especiais

3-4 m/s

Pode ser uma opção para bombas eólicas,

improvável para geradores eólicos

4-5 m/s

Bombas eólicas podem ser competivas com bombas à Diesel. Pode ser viável para geradores eólicos isolados

Mais que 5 m/s

Viável tanto para bombas eólicas quanto para geradores eólicos isolados.

Mais que 7 m/s

Viável para bombas eólicas, geradores eólicos isolados e conectados à rede.

 

 

1 Rotor

Componente destinado a captar energia cinética dos ventos e convertê-la em energia mecânica no eixo. Se o eixo do rotor for posicionado horizontal ou verticalmente, teremos um rotor de eixo horizontal ( rotor hélice, rotor multipás ( multivane fans ), rotor holandês, etc. ) ou um rotor de eixo vertical ( rotor Savonius, rotor Darrieus, etc ).

Rotor de eixo horizontal

Rotores de eixo horizontal são movidos por forças aerodinâmicas chamadas de forças de "lift" e forças de "drag". Um corpo que obstrui o movimento do vento, sofre a ação de forças perpendiculares ao fluxo de vento relativo ( forças de "lift" ) e de forças paralelas ao fluxo de vento relativo ( forças de "drag", de arraste). Ambas as duas são proporcionais ao quadrado da velocidade relativa do vento. Adicionalmente, forças de "lift" dependem fortemente da geometria do corpo e do ângulo entre a velocidade relativa do vento e o eixo do corpo, dito "ângulo de ataque".

Rotores que giram predominantemente sob forças de "lift" permitem liberar muito mais potência do que aqueles que giram sob o efeito de forças de "drag", para uma mesma velocidade do vento.

Os sistemas com eixo horizontal, perpendicular ao fluxo do vento, por um lado são movidos predominantemente por forças de "lift" e devem ser montados sobre uma gávea giratória provida de movimento em torno de um eixo vertical ( "yaw" ) para que o disco varrido pela pás esteja sempre em posição perpendicular ao vento.

Quanto à sua posição relativa à torre, o disco varrido pelas pás pode estar a juzante do vento ( "down wind rotors") ou a montante do vento ( "up wind rotors" ).

Uma razão para localizar o rotor a juzante da vento é que esse arranjo facilita a conicidade do rotor. O ângulo de conicidade é vantajoso por aliviar as tensões na raiz da pá, equilibrando parcialmente os momentos devidos às forças centrífugas. A desvantagem de localizar o rotor a juzante do vento é que as pás sofrem carregamento cíclico ( causadores de fadiga ) quando elas passam pela "sombra aerodinâmica",.apesar desse efeito poder ser minimizado com o emprego de torres mais esbeltas, ou afastando as pás da torre com ângulo de conicidade.

A localização do rotor a montante da torre reduz o efeito de interferência cíclica da esteira ( "sombra") da torre nas pás para um nível mínimo de altitude. Entretanto, o rotor assim deve ser sem articulações e posicionado bem adiante da torre, mesmo sob condições extremas de velocidade de vento.

Não existe nenhuma evidência nítida quanto a qual localização do rotor - quer a montante, quer a juzante - seja a mais vantajosa, pelo menos no que se concerne aos aspectos de custo total de máquinas eólicas. Na dimensão dos aerogeradores das "wind farms" americanas, a maioria dos aerogeradores lá usados são a montante do vento.

Rotor de eixo vertical

Em geral, rotores de eixo vertical têm a vantagem de não precisarem de mecanismos de acompanhamento para variações de direção do vento. Isto reduz a complexidade do projeto e os esforços devido a forças de "Coriolis". Também os rotores de eixo vertical podem ser movidos por forças de "drag" ou por forças de "lift". Os principais tipos de rotores de eixo vertical são:

- Savonius

- Darrieus

- Turbina com torre de vórtices

Os rotores do tipo Savonius são movidos predominantemente por forças de "drag" embora desenvolvam algum "lift". Têm relativamente alto torque de partida, embora em baixa velocidade. Sua eficiência é baixa. Seu rendimento mecânico máximo pode atingir 31%.

Os rotores tipo Darrieus desenvolvidos em 1927 pelo francês G.J.M Darrieus são os mais fortes concorrentes aos cataventos convencionais de hélices. São movidos por forças de "lift". Constituem-se de lâminas ( duas ou três ) curvas de perfil aerodinâmico atadas pelas duas pontas ao eixo vertical. Em rotação, suas lâminas são curvadas por força centrífuga até um diâmetro aproximadamente igual a distância entre as pontas, assumindo a forma de uma catenária. Podem atingir alta velocidade, mas o torque de partida é aproximadamente nulo. Várias configurações podem ser concebidas. Estes rotores podem ser combinados a outros rotores para aumentar o torque de partida. Sua eficiência é alta, quase comparável aos tipos convencionais de cataventos.

As turbinas com torre de vórtice são unidades mais compactas do que outros cataventos, fixada uma potência de saída. Estão em estágio de desenvolvimento.

Pás

Construtivamente, as pás podem ter as mais variadas formas e empregar os mais variados materiais. Em particular, pás rígidas de madeira, alumínio, aço, fibra de vidro, fibra de carbono e/ou Kevlar são os mais promissores.

Fibras de vidro: Materiais compostos reforçados com fibra de vidro oferecem boa resistência específica e resistência à fadiga, bem como os custos competitivos para as pás. É o material utilizado em quase todas as pás dos aerogeradores dos parques eólicos da Califórnia ( EUA ), e já foi utilizado em rotores de até 78m de diâmetro. As pás em materiais compostos possibilitam uma geometria aerodinâmica lisa, contínua e precisa. As fibras são colocadas estruturalmente nas principais direções de propagação das tensões quando em operação.

Aço: Os aços estruturais são disponíveis a custo relativamente baixo no mercado interno de alguns países, e há bastante experiência na sua utilização em estruturas aeronáuticas de todos os tamanhos. No entanto, uma desvantagem do aço é que as pás nesse material tendem a ser pesadas, o que acarreta aumentos de peso e custo de toda a estrutura suporte. Pás de aço necessitam de proteção contra a corrosão, para a qual existem diversas alternativas possíveis.

Madeira: Essa fibra natural, que também constitui um material composto, evoluiu ao longo de milhões de anos para suportar cargas de fadiga induzidas pelo vento, que tem muito em comum com aquelas a que são submetidos os rotores de aerogeradores. A madeira é amplamente utilizada no mundo para pás de rotores pequenos ( até 10 m de diâmetro ). O baixo peso da madeira é uma vantagem, mas deve-se cuidar para evitar variações do teor de umidade interna, o que pode causar degradação das propriedades mecânicas e variações dimensionais, que enfraquecem a estrutura das pás e podem causar rompimentos na estrutura.

Alumínio: a maior parte dos aerogeradores do tipo Darrieus usam pás feitas de ligas de alumínio, extrudadas na forma de perfil aerodinâmico. Entretanto, ligas de alumínio não têm limite inferior de tensão de fadiga, à medida que os ciclos de carregamento são aumentados, e este comportamento sempre tem levantado dúvidas quanto à possibilidade de se atingir a longa vida de 20 anos ou mais para um rotor de alumínio.

Fibra de carbono e/ou Kevlar: são materiais compostos mais avançados, que podem ser utilizados em áreas críticas ( longarina da pá, por exemplo ), para melhorar a rigidez da estrutura. Tem sido utilizados experimentalmente, mas tais materiais tem preços altos demais para serem utilizados nos aerogeradores economicamente mais competitivos.

A maioria dos rotores modernos tem duas ou três pás. Os projetistas americanos tem escolhido geralmente duas pás com base no argumento de que o custo de duas pás é menor que o de três. Outros, especialmente os dinamarqueses, argumentam que o custo extra da terceira pá é compensado pelo comportamento dinâmico mais suave do rotor de três pás, e que o custo total do aerogerador é virtualmente idêntico quer se usem duas ou três pás. Um rotor de três pás fornece oscilações menores de torque no eixo, o que simplifica a transmissão mecânica.

Se um rotor de duas pás é escolhido - pelo menos para aerogeradores grandes - é usual se ter o rotor articulado, isto é, permitindo uns poucos graus de movimento perpendicular ao eixo de rotação. Com um cubo articulado, cada pá, ao passar pelo topo do círculo de rotação - onde a velocidade do vento é maior devido ao gradiente vertical - move-se um pouco para trás; ao mesmo tempo a outra pá, no curso inferior do círculo de rotação - onde o vento é menor - move-se para frente. Este movimento de articulação alivia significativamente as tensões na raiz das pás, e o consequente custo/benefício mais do que compensa pelo custo extra da articulação no cubo. Como o peso próprio das pás introduz cargas cíclicas na raiz (no plano de rotação ), e também penaliza a estrutura da torre, as pás devem obedecer ao critério de peso mínimo, resistência à fadiga e rigidez estrutural.

Rotores modernos com mais de três pás são apenas usados quando se necessita de um grande torque de partida, o que é basicamente o caso de bombeamento mecânico de água. Aerodinamicamente, no entanto, grande número de pás e alto torque de partida implicam em menor eficiência. O rotor deve ser fabricado com grande esbeltez, precisão nos perfis aerodinâmicos, bom acabamento superficial, que são requisitos para maximizar a eficiência aerodinâmica.

Sistemas de controle para limitação de potência

A potência contida no vento é proporcional ao cubo da velocidade do vento, mas velocidades muito altas de vento ocorrem com uma frequência relativa muito pequena. Estes ventos pouco frequentes contribuem muito pouco para a energia gerada, e não seria economicamente esperto projetar aerogeradores para operar eficientemente sob tais condições; os elevados carregamentos nas pás e as grandes potências de pico acrescentariam custos extras substanciais ao custo do aerogerador, e dariam um incremento de energia gerada muito pequeno. Estes custos extras podem ser evitados se for limitada a potência do aerogerador para ventos fortes.

Isto é mais frequentemente conseguido arranjando-se para que toda extensão da pá (ou apenas parte dela ) seja rodada em torno de seu eixo longitudinal, de forma a aumentar o ângulo de passo da hélice, o que reduz as cargas e a eficiência aerodinâmica durante o período de ventos fortes. A variação de passo limita a rotação e as cargas aerodinâmicas. O enfoque alternativo é usar pás de passo fixo, que tornam o cubo mais barato e simples de fabricar, em conjunto com gerador de rotação constante, e deixar que a pá estole e limite a potência, quando sob ventos fortes. A rotação constante pode ser facilmente obtida para geradores conectados à rede, pelo emprego de gerador síncrono ou de indução. Então à medida que a velocidade do vento aumenta, o ângulo de ataque em que o escoamento encontra a pá aumenta, até que o escoamento sobre o rotor descola e a potência gerada se reduz.

2- Transmissão/ Multiplicação

A velocidade angular de rotores varia habitualmente na faixa de 15 a 220 rpm devido a restrições de velocidade na ponta da pá (tangenciais), que operam na ordem de 50 a 110m/s, quase independentemente do tamanho do diâmetro. Como geradores trabalham, sobretudo geradores síncronos, a rotações bastante mais altas ( comum entre 1200 e 1800 rpm), torna-se necessária a instalação de sistemas de multiplicação entre o eixo do rotor e o eixo do gerador. Isto significa geralmente um multiplicador convencial, com dois ou três estágios de engrenagens, apesar de transmissões metálicas também terem sidos experimentadas. Nos aerogeradores conectados às redes de distribuição elétrica, a rotação no gerador é de, tipicamente, 1500 rpm ( para 50 Hz) e de 1800 rpm ( para 60Hz ). Para aplicações onde a rede é de alta potência, o simples e confiável gerador de indução ( assíncrono ) pode ser usado; a rotação é então mantida dentro de uma certa percentagem da rotação síncrona ( um pequeno ângulo de "escorregamento" é essencial para a operação deste tipo de gerador). Devido a esta pequena ( mas finita) margem de velocidades é permitida alguma absorção de energia das flutuações rápidas de vento na forma de energia cinética do rotor pela sua inércia. Desta forma, as flutuações de cargas nas engrenagens da caixa de multiplicação são levemente suavizadas.

Para alguns rotores de tamanhos pequenos, é possível a conexão direta, pois por exemplo, rotores de 1m de diâmetro podem atingir rotações de até 2000 rpm. Também, para potências na ordem de poucos quilowatts, geradores especiais podem ser construídos, com baixa rotação, para conexão direta aos rotores.

Para potências acima de 1 a 2 kW, e rotores com mais de 3m de diâmetro, a regra geral é a utilização de alguma forma de multiplicador de velocidades entre o rotor e o gerador. Correias, correntes e transmissões hidráulicas têm sido utilizadas, mas a forma mais amplamente utilizada e provavelmente com maior sucesso é a transmissão por engrenagens, nas suas várias formas, desde engrenagens de dentes paralelos a dentes helicoidais, sistemas planetários ou não. A multiplicação por engrenagens é a de maior eficiência. Multiplicação por correias ou correntes tem a possibilidade de baixos custos, porém são viáveis apenas para pequenas potências

3- Geradores

A transformação de energia mecânica de rotação em energia elétrica através de equipamentos de conversão eletromecânica é um problema tecnologicamente dominado. Grupos geradores são correntemente industrializados e comercialmente disponíveis. A problemática na integração dos grupos geradores existentes a sistemas de conversão eólica envolve:

- variações na velocidade do vento ( extensa faixa de rotações por minuto para a geração );

- variações do torque de entrada ( posto que variações na velocidade do vento induzem variações de potência disponível no eixo conjunto gerador);

- exigência de frequência e voltagem constante na energia final produzida;

- facilidade de instalação, operação e manutenção de tais engenhos devido ao isolamento geográfico de muitos desses sistemas, sobretudo em caso de pequena escala de produção. ( isto é, alta confiabilidade dos equipamentos);

- baixos custos.

Para aplicações isoladas, onde geralmente o objetivo é carregar baterias, existem duas opções: gerador de corrente contínua ou gerador síncrono com retificador. Em geradores DC não há necessidade de controle da velocidade do rotor e a tensão é independente de velocidade constante, uma vez que se exerce um controle sobre o campo, entretanto geralmente são mais pesados, mais caros, a fabricação é principalmente para baixas potências, necessita de regulador de tensão acoplado ao campo e de manutenção periódica. No Brasil, para potências maiores que 1 kW, são usados os geradores síncronos com retificador. Geradores e alternadores automotivos são produzidos em grande quantidade, têm baixo custo ( por Watt ), e têm assistência técnica em praticamente todo o território nacional. No entanto, existem apenas para potências abaixo de 1 kW ( os mais comuns são de 200-500 Watts ), têm baixa eficiência e alta rotação, o que faz de seu uso um compromisso técnico-econômico difícil.

Já para os aerogeradores conectados à rede, as principais opções que existem são: geradores síncronos, geradores assíncronos ( de indução ) e geradores de comutador de corrente alternada.

O tipo de gerador decididamente influencia o comportamento em operação do aerogerador e suas interações com a rede. As tensões mecânicas e as flutuações rápidas de potência gerada diminuem quanto maior for a capacidade e a amplitude das variações de rotação permissíveis no gerador.

Geradores Síncronos

Grande parte dos sistemas de conversão de energia eólica construídos até hoje, de média e grande escala de produção, usam geradores síncronos para a conversão eletromecânica. O estado de desnvolvimento tecnológico de tais equipamentos os recomenda fortemente. Dois tipos de excitação de campo são permitidos: (1) excitatriz independente, por baterias, com carregamento e (2) excitatriz acoplada a rotação do eixo com campo de ímã permanente. Suas vantagens são:

- Não há virtualmente limitação de potência para sua fabricação;

- Podem ser ligados diretamente à rede;

- Alta eficiência (h g = 0.98 );

- Permitem melhor controle do fator de potência da carga.

E as desvantagens:

- Se ligado à rede, é necessário manter velocidade de rotação constante no sistema, posto que a constância de sua frequência depende intrinsecamente da constância da velocidade de rotação. Caso contrário poderá apresentar problemas de instabilidade.

- Necessita regulador de voltagem acoplado ao campo.

Geradores Assíncronos

Esses geradores não possuem campo de excitação. Comparativamente com geradores síncronos, entretanto, necessitam de maior torque de partida para "cut-in" (acoplamento). Para o gerador de indução, variações limitadas de rotação são possíveis, dentro da margem de "escorregamento" do gerador. Isto permite maior elasticidade em rotação do que o gerador síncrono, o que reduz tensões mecânicas e flutuações elevadas de potência gerada quando da ocorrência de rajadas de curta duração, permitindo alguma absorção da energia da rajada de vento na forma de energia cinética pela inércia do rotor, e são eliminados os problemas de instabilidades em transientes. Além disso, geradores de indução são mais robustos, requerem mínima manutenção e têm uma longa vida em operação.

O gerador de indução também possibilita conexão direta `a rede sem a necessidade de sincronização ou de regulação de voltagem. Entretanto, alguns problemas podem ocorrer com a magnetização, a corrente de partida e com o controle de potência reativa, especialmente nas seções de alta impedância da rede elétrica onde tiver instalado. No caso dos parque eólicos da Califórnia, praticamente todos os aerogeradores em uso têm geradores de indução.

Geradores de Comutador de Corrente Alternada

São geradores adaptados especialmente para produção de frequência variável. Têm excitação independente por gerador de baixa potência, pulsando com a frequência desejada. Sua concepção é similar às excitatrizes de grandes turbo-geradores ( 1000 MW ) do tipo conhecido sob o nome de "brushless excitation system". A limitação tecnológica de potência situa-se na faixa de 5 MW.

 

Vantagens:

- A frequência de saída é sempre igual à frequência de excitação: independe da velocidade de rotação do eixo do gerador.;

- Melhor controle do fator de potência da carga;

- Podem ser usados eventualmente como gerador síncrono.

Desvantagens:

- Custo da ordem de 20% acima de geradores de corrente contínua;

- Exigem manutenção periódica: troca de escovas, etc.

A tecnologia eletrônica moderna de estado sólido para grandes potências, tornou comerciais retificadores e inversores de estado sólido capazes de operar em potências comuns de sistemas de conversão. Conjuntos de gerador síncrono - transformador - retificador - inversor de estado sólido e gerador são sistemas disponíveis e utilizáveis comercialmente, para o caso de sistemas de conversão de energia eólica de velocidade variável e frequência constante. Estão em investigação: Conversores cíclicos, Alternadores de frequência, Geradores de campo modulado, entre outros exemplos. Geradores de corrente contínua, não considerados anteriormente em faixas superiores de potência devido ao alto custo de alternadores associados para a geração de corrente alternada, começam a ser reconsiderados em média ou larga escala de produção pela facilidade de armazenamento elétrico em conjuntos de baterias e o desenvolvimento de Inversores.

4- Torre

As torres que elevam os rotores a altura desejada, estão sujeitas à inúmeros esforços. Primeiramente forças horizontais devem ser levadas em conta: resistência do rotor ( "drag" ) e da própria torre à força do vento. Em seguida, forças torsionais, impostas pelo mecanismo de controle de rotação da gávea giratória e esforços verticais (peso do próprio equipamento), não devem ser desprezados.

Quanto ao material, as torres podem ser de aço (em treliças ou tubulares), ou tubulares de concreto. Para aerogeradores menores, é possível a utilização de torres de madeira sobre um poste de eucalipto com estais de aço.

A torre suporta a massa da nacele e das pás; as pás, em rotação, excitam cargas cíclicas no conjunto, com a frequência da rotação e seus múltiplos, e assim uma questão fundamental no projeto da torre é a sua frequência natural, que deve ser desacoplada das excitações para evitar o fenômeno de ressonância, o qual aumenta a amplitude das vibrações e tensões resultantes e reduz a vida em fadiga dos componentes, entre outros efeitos desagradáveis. Logo após 1973, a primeira geração de aerogeradores ditos modernos foi projetada com torres rígidas, com frequências naturais bem acima das forças de rotação do rotor. Entretanto, esse enfoque conduziu a torres desnecessariamente pesadas e caras.

À medida que a compreensão dos problemas dinâmicos de aerogeradores foi aumentando, durante a última década, tornou-se possível aerogeradores mais leves, que são consequentemente menos rígidos, mas também significativamente mais baratos que seus antecessores.

Desde que tenha as suas frequências naturais desacopladas das da excitação do rotor, as torres podem ser estaiadas ou não. De modo geral, as frequências naturais de uma torre estaiada podem ser melhor reguladas variando-se a tensão de estaiamento. Interessante notar que um estaiamento por barras de aço é preferível ao uso de cabos, pois estes são mais elásticos e necessitam de pré-tensões muito maiores do que as que seriam necessárias em barras para atingir a mesma frequência natural, numa mesma configuração.

Um aerogerador moderno constitui uma estrutura esbelta, com a massa das pás em rotação sobre uma torre, excitando cargas cíclicas sobre todo o sistema. Um problema básico do projeto é determinar todos os modos e frequências naturais de vibração dos componentes, em especial pás e torre, para evitar ressonância com as frequências de excitação do rotor em operação. A ressonância causa aumento das amplitudes de carregamento cíclico no sistema, comprometendo a resistência à fadiga e reduzindo a vida útil prevista para o aerogerador, que é de aproximadamente 20 anos.

 

Referência Bibliográfica sobre Energia Eólica

[1] - CHESF - Fontes Energéticas Brasileiras - Energia Eólica Vol III - 1987

[2] - Relatório elaborado para a ELETROBRÁS por Scientia - Sistemas de Conversão de Energia Eólica - 1977.

[3] - HIRATA, Miguel - Energia Eólica, Uma Introdução ; Laboratório de Mecânica dos Fluidos - COPPE ,UFRJ -1985.

[4] - HULSCHER, Wim and FRANKEL, Peter - The Power Guide - University of Twente, 2a ed. - 1994

[5] - HUNTER & ELLIOT - Wind- Diesel Systems - Cambridge University Press, 1994.