Controladores (Energia Eólica)

Os sistemas eólicos de baixa solidez necessitam de dispositivos de controle para garantir a confiabilidade e segurança aos equipamentos porque, embora operem com velocidades de vento bastante elevadas, quando essa velocidade supera determinados valores (Vr – velocidade nominal) pode haver a sobrecarga do sistema e desgaste dos equipamentos.

Como o regime dos ventos não é constante (a velocidade dos ventos varia), as turbinas eólicas são projetadas para trabalhar em uma determinada faixa de velocidade de vento que é determinada abaixo da velocidade máxima dos ventos no local onde será instalada. Isso porque, se ela fosse projetada para trabalhar com a velocidade máxima do vento no local, além de requerer uma estrutura mais robusta (o que encareceria o projeto), isso também aumentaria a velocidade de acionamento (a velocidade de acionamento é aquela a partir da qual a turbina começa a gerar energia) já que, quanto mais pesada for a turbina mais energia cinética (do movimento dos ventos) é necessária para colocá-la em movimento. Assim, quando a velocidade dos ventos estivesse muito abaixo da máxima não seria produzida energia, significando desperdício.

Existem dois modos de se implementar um controle de potência em rotores de baixa solidez: o primeiro consiste em um sistema de controle ativo (é necessária a interferência de um operador) pelo qual se altera o ângulo do passo (picth. Veja figura 1) ao girar as pás em seu eixo longitudinal de forma a reduzir seu ângulo de ataque, diminuindo, conseqüentemente, a velocidade das hélices; o segundo método consiste em um controle passivo (“stall” ou estol, em português) que se baseia em um projeto aerodinâmico das pás de forma que quando a velocidade do vento atinge determinados valores as pás automaticamente entram em “stall”, ou seja, quando a velocidade do vento supera a velocidade nominal, o escoamento em torno do perfil da pá do rotor “descola” da superfície da pá aumentando a força de arrasto (Veja figura 2). Uma variação do controle de estol e passo é o chamado “stall ativo” que se baseia na alteração do eixo das pás (como no pitch) porém de forma a provocar “stall”.


Figura 1 - Ângulo de passo e de ataque.

Figura 2 - Forças de arrasto e sustentação. Obs.: é a força de sustentação que faz a pá girar. E a de arrasto, faz a pá “frear”.

Em alguns sistemas são utilizados, também, de forma complementar aos sistemas de “pitch” ou “stall”, os freios que atuam diretamente nos sistema de transmissão (dentro da nacelle. Veja figura 3).


Figura 3 – Nacelle (fonte: http://ambiente.hsw.uol.com.br/energia-eolica1.htm)

Velocidade de corte (VF) é o nome dado a velocidade a partir da qual não há mais geração de potência pela turbina, ou seja, é a velocidade que aciona (ou na qual são acionados) os sistemas de controle de potência.

Energia Eólica

Fontes
NETO, P. A. B. Energia Eólica, UFLA/FAEPE, Lavras.
http://www.fem.unicamp.br
http://www.cresesb.cepel.br

Arquivado em: Energia