Turbina de vento
Turbina de vento , aparelho usado para converter o energia cinética de vento em eletricidade .
turbina eólica Componentes de uma turbina eólica. Encyclopædia Britannica, Inc.
As turbinas eólicas vêm em vários tamanhos, com modelos em pequena escala usados para fornecer eletricidade para casas rurais ou cabanas e comunidade modelos em escala usados para fornecer eletricidade a um pequeno número de residências em uma comunidade. Em escala industrial, muitas turbinas grandes são coletadas em parques eólicos localizados em áreas rurais ou offshore. O termo moinho de vento , que normalmente se refere à conversão de energia eólica em energia para moagem ou bombeamento, às vezes é usado para descrever uma turbina eólica. No entanto, o termo turbina de vento é amplamente usado em referências convencionais para energia renovável ( Veja também força do vento ).
Tipos
Existem dois tipos principais de turbinas eólicas usadas na implementação de sistemas de energia eólica: turbinas eólicas de eixo horizontal (HAWTs) e turbinas eólicas de eixo vertical (VAWTs). HAWTs são o tipo mais comumente usado, e cada turbina possui duas ou três lâminas ou um disco contendo muitas lâminas (tipo multiblade) acopladas a cada turbina. Os VAWTs são capazes de aproveitar o vento que sopra de qualquer direção e geralmente são feitos com lâminas que giram em torno de um poste vertical.
HAWTs são caracterizados como dispositivos de alta ou baixa solidez, em que solidez se refere à porcentagem da área varrida contendo material sólido. HAWTs de alta solidez incluem os tipos de múltiplas lâminas que cobrem a área total varrida pelas pás com material sólido para maximizar a quantidade total de vento que entra em contato com as pás. Um exemplo de HAWT de alta solidez é a turbina de múltiplas lâminas usada para bombear água em fazendas, frequentemente vista nas paisagens do Oeste americano . Os HAWTs de baixa solidez costumam usar duas ou três lâminas longas e têm a aparência de hélices de aeronaves. HAWTs de baixa solidez têm uma proporção baixa de material dentro da área varrida, o que é compensado por uma velocidade de rotação mais rápida usada para preencher a área varrida. HAWTs de baixa solidez são as turbinas eólicas comerciais mais comumente usadas, bem como o tipo mais frequentemente representado por fontes de mídia. Esses HAWTs oferecem o melhor eficiência na geração de eletricidade e, portanto, estão entre os projetos mais eficientes em termos de custos utilizados.
Os VAWTs menos usados e principalmente experimentais incluem projetos que variam em forma e método de aproveitamento de energia eólica. O Darrieus VAWT, que usa lâminas curvas em um design de arco curvo, tornou-se o VAWT mais comum no início do século XXI. Os VAWTs do tipo H usam duas lâminas retas presas a cada lado de uma torre em forma de H, e os VAWTs do tipo V usam lâminas retas presas em um ângulo a um eixo, formando uma forma de V. A maioria dos VAWTs não são economicamente competitivos com os HAWTs, mas há um interesse contínuo em pesquisa e desenvolvimento de VAWTs, especialmente para a construção integrado sistemas de energia eólica.
Estimando potência geração
De acordo com a lei de Betz, a quantidade máxima de energia que uma turbina eólica pode gerar não pode exceder 59 por cento da energia cinética do vento. Dada essa limitação, a energia esperada gerada de uma turbina eólica particular é estimada a partir de uma curva de energia da velocidade do vento derivada para cada turbina, geralmente representada como um gráfico que mostra a relação entre a energia gerada (quilowatts) e a velocidade do vento (metros por segundo). A curva de potência da velocidade do vento varia de acordo com variáveis exclusivas de cada turbina, como número de pás, formato das pás, área varrida do rotor e velocidade de rotação. A fim de determinar quanta energia eólica será gerada a partir de uma turbina em particular em um local específico, a curva de potência da velocidade do vento da turbina precisa ser acoplada à distribuição de frequência da velocidade do vento para seu local. A distribuição da frequência da velocidade do vento é um histograma que representa as classes de velocidade do vento e a frequência de horas por ano que são esperadas para cada classe de velocidade do vento. Os dados para esses histogramas são geralmente fornecidos por medições de velocidade do vento coletadas no local e usadas para calcular o número de horas observadas para cada classe de velocidade do vento.
Uma estimativa grosseira da produção elétrica anual em quilowatt-hora por ano em um local pode ser calculada a partir de uma fórmula que multiplica a velocidade média anual do vento, a área varrida da turbina, o número de turbinas e um fator que estima o desempenho da turbina no local. No entanto, fatores adicionais podem diminuir as estimativas de produção anual de energia em vários graus, incluindo perda de energia devido à distância de transmissão, bem como a disponibilidade (ou seja, a confiabilidade com que a turbina produzirá energia quando o vento estiver soprando). No início do século 21, a maioria das turbinas eólicas comerciais funcionava com mais de 90% de disponibilidade, e algumas até funcionavam com 98% de disponibilidade.
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