#02 - Turbinas Savonius - Série Aerogeradores

As TURBINAS EÓLICAS de modelo SAVONIUS são um tipo de turbina eólica de eixo vertical (VAWT), foi inventada pelo arquiteto e engenheiro finlandês Sigurd Johannes Savonius em 1922/1924. os europeus já tinham experimentado lâminas curvas em turbinas eólicas verticais por muitas décadas antes disso. A primeira menção é do bispo italiano Fausto Veranzio, que também era engenheiro. Ele escreveu em 1616 seu livro “Machinae Novae” sobre várias turbinas eólicas de eixo vertical com lâminas curvas ou em forma de ‘V’.

O Rotor de Savonius baseia-se no princípio do acionamento diferencial com os esforços exercidos pelo vento em cada uma das faces de um corpo oco com intensidades diferentes, resultando um binário responsável pelo movimento rotativo do conjunto. Usada para converter a força do vento em torque em um eixo rotativo. 

Assim a turbina normalmente é formada por uma série de aerofólios, geralmente montados verticalmente em um eixo ou estrutura rotativa, ou estacionados no solo ou amarrados em sistemas aerotransportados. 

A força predominante neste tipo de geradores é a força de arrasto do ar, ou seja, as turbinas giram predominantemente pela pressão do ar sobre as pás. É um dos rotores mais simples, e sua maior eficiência pode chegar a 20%. 

As turbinas Savonius são geralmente mais baratas e começam a girar a uma velocidade mais baixa em relação a outros tipos de turbinas eólicas, porém é o tipo de turbina eólica menos eficiente tomando em consideração a área de captação de energia e a produção anual da mesma.

Nenhum de seus exemplos ou outros anteriores atingiu o estado de desenvolvimento feito por Savonius. Em sua biografia finlandesa há menção de sua intenção de desenvolver um tipo de turbina similar ao tipo de Flettner. Que irei abordar em um próximo vídeo.

Operação

A turbina Savonius é uma das turbinas mais simples. Aerodinamicamente, é um dispositivo do tipo arrasto, consistindo em duas ou três pás “conchas/colheres”. Olhando de cima para a máquina do rotor, percebemos o formato de duas colheres criando uma forma de um "S" na seção transversal. 

Por causa da curvatura, as pás experimentam menos arrasto quando se movem contra o vento do que quando se movem com o vento. O arrasto diferencial faz com que a turbina Savonius gire. Por serem dispositivos do tipo arrasto, as turbinas da Savonius extraem muito menos energia do vento do que outras turbinas de tipos similares. Grande parte da área varrida de um rotor de Savonius pode estar perto do solo, se tiver uma pequena montagem sem um poste estendido, tornando a extração de energia global menos eficaz devido às velocidades de vento mais baixas encontradas em alturas mais baixas.

A potência e velocidade de rotação é retirada de acordo com a lei de Betz, dada pela equação: Por exemplo, um rotor Savonius do tipo barril com h = 1 m e r = 0,5 m sob um vento de v = 10 m / s, gerará uma potência máxima de 180 W e uma velocidade angular de 20 rad / s (190 revoluções por minuto).

Resumo

As turbinas da Savonius são usadas sempre que o custo ou a confiabilidade é muito mais importante que a eficiência. A maioria dos anemômetros são turbinas Savonius por este motivo, já que a eficiência é irrelevante para a aplicação da medição da velocidade do vento. Turbinas Savonius muito maiores têm sido usadas para gerar energia elétrica em boias de águas profundas, que precisam de pequenas quantidades de energia e recebem pouca manutenção. 

O projeto é simplificado porque, ao contrário das turbinas eólicas de eixo horizontal (HAWTs), nenhum mecanismo de indicação é necessário para permitir a mudança da direção do vento e a turbina é de partida automática. A Savonius e outras máquinas de eixo vertical são boas para bombear água e outras aplicações de alto torque, baixas rotações e normalmente não são conectadas a redes de energia elétrica. 

A aplicação mais onipresente do aerogerador Savonius é o Ventilador Flettner, que é comumente visto nos telhados de vans e ônibus e é usado como um dispositivo de resfriamento. O ventilador foi desenvolvido pelo engenheiro aeronáutico alemão Anton Flettner na década de 1920. Ele usa a turbina eólica Savonius para acionar um exaustor. As aberturas ainda são fabricadas no Reino Unido pela Flettner Ventilator Limited.

As pequenas turbinas eólicas da Savonius são às vezes vistas como sinais de propaganda onde a rotação ajuda a chamar a atenção para o item anunciado. Eles às vezes apresentam uma animação simples de dois quadros.

VÍDEO: https://youtu.be/S2S5bs35Mx8

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Aplicações

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Francesa Voltalia fecha compra de 163 MW em turbinas eólicas junto à Siemens Gamesa.

A francesa Voltalia fechou contrato com a Siemens Gamesa para a compra de 163 megawatts em turbinas eólicas que serão utilizadas em uma série de parques da companhia atualmente em construção no Rio Grande do Norte, disse à Reuters nesta segunda-feira um executivo da empresa de energia renovável.

O negócio é para fornecimento a um complexo eólico da empresa cuja produção futura foi negociada com distribuidoras de energia em leilões para novos projetos de geração realizados pelo governo brasileiro no ano passado, e a Voltalia já tem se movimentado para disputar a próxima licitação oficial no país, em agosto.

A companhia deverá atuar no próximo leilão tanto como investidora, ao tentar viabilizar parques eólicos sozinha, quanto como desenvolvedora de projetos, ao tentar vender para terceiros empreendimentos ainda no papel.

“Temos tamanho suficiente para focar na construção dos parques que já ganhamos e também nos preparamos para participar no próximo leilão... temos três frentes simultaneamente: a construção; a participação com a Voltalia 100 por cento, sozinha; e também temos projetos para que clientes possam participar”, disse à Reuters o diretor-geral da empresa no Brasil, Robert Klein.

O leilão A-6, agendado para 31 de agosto, vai contratar novas usinas de geração para operação a partir de 2024.

Questionado sobre o apetite para o leilão, Klein não quis antecipar a estratégia da empresa, mas lembrou que um levantamento da consultoria ePowerBay divulgado nesta semana aponta que a Voltalia é o segundo desenvolvedor de projetos de energia com mais empreendimentos cadastrados para a licitação, atrás da Casa dos Ventos e à frente da Omega Energia, ligada à Omega Geração.

Com atuação em 18 países, a Voltalia investe em energia eólica, solar, hidrelétrica e biomassa.

No Brasil, a companhia tem 433 megawatts em operação, com foco em usinas eólicas, embora já tenha começado a estudar a entrada no segmento de geração solar.

PROJETOS EM ANDAMENTO

Os empreendimentos eólicos em construção pela Voltalia no Brasil somam 170,4 megawatts, dos quais 163 megawatts são do complexo Ventos da Serra do Mel, no Rio Grande do Norte, cujo fornecimento de turbinas foi acertado com a Siemens Gamesa —o valor do acordo entre as empresas não foi revelado.

O complexo vendeu cerca de 64 megawatts em capacidade no chamado leilão A-4, com entrega para a partir de 2021, e 91 megawatts no A-6, para a partir de 2023.

Mas a Voltalia trabalha para começar a colocar os parques em operação até três anos antes da data contratual, o que permitiria uma geração adicional de caixa com a venda da produção extra da antecipação no chamado mercado livre de eletricidade.

“As características de nossos parques fazem com que possamos antecipar em anos a entrada em operação, o que deixa os projetos muito competitivos”, disse Klein.

Os parques na Serra do Mel usarão 47 turbinas do modelo G-132 da Siemens Gamesa, cada uma com capacidade de 3,465 megawatts. O contrato com a fabricante é para fornecimento dos equipamentos e para a futura operação e manutenção do empreendimento.

No futuro, a Voltalia ainda terá espaço para buscar viabilizar em leilões uma expansão do complexo no Rio Grande do Norte, segundo Klein.

Ele adicionou que a previsão atual da empresa é chegar a 2020 com cerca de 600 megawatts em operação no Brasil, contra cerca de 430 megawatts atualmente, mas o apetite não para por aí.

“No Brasil, vamos continuar crescendo, olharemos as oportunidades em leilões e no mercado livre. Temos um portfólio de mais de 2 gigawatts em projetos”, afirmou o executivo.

#01 - Aerogerador de Eixo Vertical

Darrieus

Aerogeradores de eixo vertical(AEVs) tendem a ser mais seguros, mais fáceis de construir, podem ser montados mais perto do solo e lidam muito melhor com condições de turbulência. Possuem torres baixas, entre 0,1 e 0,5 vezes a altura do próprio rotor, o que permite a colocação de todo o dispositivo de conversão de energia (gerador, caixa de velocidades, etc) na base do aproveitamento, o que facilita as operações de manutenção. Além disso, neste tipo de aerogerador não é necessário o dispositivo de orientação da turbina face ao vento, tal como acontece nos aerogeradores de eixo horizontal. Possuem também uma velocidade de arranque mais baixa do que a dos aerogeradores de eixo horizontal, o que lhes dá vantagem em condições de vento reduzido.

Por outro lado, eles não são tão eficientes como os aerogeradores de eixo horizontal. Isso acontece porque o vento junto ao solo é de mais fraca intensidade, o que implica um menor rendimento deste tipo de aerogeradores e a torre fica sujeita a elevados esforços mecânicos. Devido a essas razões, os construtores atualmente privilegiam os aerogeradores de eixo horizontal.

Savonius

Este tipo de aerogeradores é especialmente indicado para meios urbanos porque além de ser silencioso, aproveita o vento mesmo que a direção deste não seja constante e haja a formação de turbilhões, o que acontece frequentemente em áreas com edifícios, árvores e outros obstáculos.

Aerogeradores de eixo vertical são difíceis de se encontrar à venda. Isso acontece porque apesar de terem vantagens em algumas circunstâncias, perdem claramente em rentabilidade quando as condições de vento são boas. Por isso nunca veremos um parque eólico com AEVs, resumindo-se o seu uso a pequenos projetos e a algumas instalações em ambiente urbano.

Os rotores de eixo vertical são geralmente mais baratos que os de eixo horizontal, pois o gerador não gira seguindo a direção do vento, apenas o rotor gira enquanto o gerador fica fixo. Porém, como já foi dito, seu desempenho é inferior.

Os dois tipos de estruturas de aerogeradores de eixo vertical mais utilizados baseiam-se no princípio do accionamento diferencial ou da variação cíclica de incidência da força.

Savonius

Os modelos de design mais importantes são Senkrechtachser considerou que em Inglês sob o Oberbergiff TEEV são conhecidos (Turbina Eólica de Eixo Vertical). Esses rotores de eixo vertical têm as seguintes vantagens em relação aos sistemas convencionais de eixos horizontais:

1. O vento é captado em todas as direções sem a necessidade de rastreamento do vento.
2. Fortes rajadas de vento são facilmente 'engolidas', consumindo o ajuste da lâmina do rotor omitido.
3. Mesmo em caso de tempestade, o sistema não precisa ser desligado (outros sistemas são parados em 24 - 27 m / s).
4. Elas são mais robustas, apresentam pouco desgaste, são praticamente livres de manutenção e também econômicas, já que a estrutura mecânica é bem menos complexa.
5. Eles podem ser projetados para tempos de operação mais longos.
6. Eles são quase silenciosos.
7. Não há fundamentos especiais necessários, um simples suporte é suficiente na maioria dos casos.

Flettner

Se você ler todas estas vantagens, a pergunta óbvia é por isso que ainda existe, em seguida, outros sistemas - ou como isso poderia acontecer que a indústria tem caminho errado tão unilateral na tecnologia de mundo rotores de eixo horizontal de três pás que agora tão bem como nenhuma outra máquina é construída.

Os tratores verticais não estão limitados aos três sistemas padrão, que são discutidos em detalhes abaixo, ou seja , os rotores Flettner, Savonius e Darrieus.

Alguns exemplos da riqueza de idéias para construir turbinas eólicas com eixos verticais já foram descritos na história da energia eólica. Por outro lado, aqui eu gostaria de listar alguns modelos que hoje são esquecidos - ou nunca foram feitos do papel para o vento real. Mas também alguns que foram feitos pelo menos em algumas cópias e estavam em uso ou ainda são.

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Morar perto de turbinas eólicas afeta negativamente a saúde humana?

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Toronto e Ramboll, uma empresa de engenharia que financia o trabalho, começou a investigar como a distância residencial das turbinas eólicas – dentro de uma faixa de 600 metros (1.968,5 pés) a 10 quilômetros (6,2 milhas) – – afeta a saúde das pessoas.

Eles reanalisaram os dados coletados para o “Estudo sobre Ruído e Saúde da Comunidade”, de maio a setembro de 2013, pelo Statistics Canada, o escritório nacional de estatística. A equipe relata sua nova análise no Journal of the Acoustical Society of America .

“O Estudo de Ruído e Saúde da Comunidade gerou dados úteis para estudar a relação entre a exposição de turbinas eólicas e a saúde humana – incluindo incômodos e distúrbios do sono”, disse Rebecca Barry, autora do estudo. “Seus resultados originais examinaram o ruído modelado da turbina eólica baseado em uma variedade de fatores – fonte de potência sonora, distância, topografia e meteorologia, entre outros.”

A nova avaliação da equipe confirmou as descobertas iniciais do Statistics Canada. “Os entrevistados que vivem em áreas com níveis mais altos de valores sonoros modelados (40 a 46 decibéis) relataram mais aborrecimentos do que os entrevistados em áreas com níveis mais baixos de valores sonoros modelados (<25 dB)”, disse Barry. Sem surpresa, os entrevistados da pesquisa que vivem mais perto das turbinas “tinham mais probabilidade de relatar estarem irritados do que os entrevistados que moram mais longe”.

O estudo anterior do Statistics Canada não encontrou ligação direta entre a distância dos residentes às turbinas eólicas e os distúrbios do sono (medidos pelas avaliações do sono e pelo Índice de Qualidade do Sono de Pittsburgh), pressão sanguínea ou estresse (auto-relatado ou medido pelo cortisol capilar). No entanto, o estudo mais recente mostrou que os respondentes da pesquisa mais próximos das turbinas eólicas relataram classificações mais baixas para sua qualidade de vida ambiental. Barry e seus co-autores observam que seu estudo transversal não consegue distinguir se esses entrevistados estavam insatisfeitos antes da instalação das turbinas eólicas.

“Turbinas eólicas podem ter sido colocadas em locais onde os moradores já estavam preocupados com sua qualidade de vida ambiental”, disse Sandra Sulsky, pesquisadora da Ramboll. “Além disso, como é o caso de todas as pesquisas, os entrevistados que escolheram participar podem ter pontos de vista ou experiências diferentes daqueles que escolheram não participar. Os entrevistados da pesquisa podem ter participado precisamente para expressar sua insatisfação, enquanto aqueles que não participaram poderiam não tem preocupações sobre as turbinas “.

O estudo mais recente da equipe não encontrou evidências de que a exposição às turbinas eólicas realmente afeta a saúde humana, mas no futuro, “medir as percepções e preocupações da população antes e depois da instalação das turbinas pode ajudar a esclarecer quais efeitos – se houver – a exposição às turbinas eólicas pode ter na qualidade de vida “, disse Sulsky.

Fonte: Sciencedaily

Turbinas eólicas gigantes estão tornando a energia limpa algo corrente

No extremo norte da península de Jutland, na Dinamarca, o vento é tão forte que fileiras de árvores crescem em uma direção, como bandeiras dobradas.

O clima implacável nesta longa faixa de terra de cultivo, pântanos e lamaçais – e o laboratório natural que oferece – deu ao país um papel de liderança na transformação da energia eólica em fonte viável de energia limpa.

Com os preços da energia disparando durante a crise do petróleo de 1973, empreendedores começaram a construir pequenas turbinas para vender aos habitantes da localidade.

“Tudo começou por causa do meu interesse em fornecer energia para a fazenda dos meus pais”, disse Henrik Stiesdal, que projetou e construiu os primeiros protótipos com um sócio ferreiro.

As primeiras turbinas geradoras de energia produzidas por pequenas empresas tinham problemas de qualidade. As pás com apenas quatro metros e meio de largura quebravam. Hoje elas são gigantescas, fabricadas por empresas globais que alcançaram enorme sucesso no campo da engenharia.

As grandes turbinas de Osterild têm mais de 180 metros de altura. As maiores pás chegam a ter mais de 80 metros de largura, comparáveis às envergaduras de um Airbus A380, o maior avião comercial do mundo. Seu preço de venda: até 10 milhões de euros ou mais de US$ 12 milhões.

Essa escala monstruosa ajudou a transformar o vento em uma forma corrente de eletricidade. Turbinas maiores aproveitam mais o vento e geram mais energia. As grandes turbinas modernas na costa produzem 20 vezes mais energia do que as construídas há três décadas.

Quanto maiores, menos é o custo de geração de energia. Em áreas do norte da Europa, o vento hoje é uma importante fonte de energia, representando 4% de todo o fornecimento de eletricidade global, segundo a Agência Internacional de Energia.

A partir desses primeiros inovadores dinamarqueses, o setor cresceu e foi dominado por empresas como Vestas Wind Systems e Siemens Gamesa Renewable Energy.

O centro de operações da Siemens está em Brande, uma pequena cidade de Jutland. Foi no início dos anos 1980 que um empreendedor chamado Peter Sorensen fundou ali uma companhia chamada Bonus com alguns operários da empresa de irrigação do seu pai.

A Siemens adquiriu a Bonus em 2004 e hoje Brande abriga enormes núcleos de engenharia, treinamento e manutenção.

Funcionários sentados diante de consoles monitoram os parques eólicos em todo o mundo. Com freqüência, quando um problema afeta uma turbina e ela pára de funcionar, eles conseguem reiniciá-la eletronicamente sem precisar enviar uma equipe de manutenção ao local.

Nas oficinas técnicos constroem modelos instalações e turbinas customizados para testar se os componentes são robustos o suficiente para durarem duas décadas ou mais. As torres são tão altas que elevadores transportam os engenheiros para cima e para baixo. Os passageiros têm de usar um arnês de escalada para o caso de uma queda.

Os rotores são conectados à torre da turbina por uma estrutura – um enorme recinto do tamanho de um trailer com muito espaço dentro para se movimentar. No topo, do lado de fora, estão os rotores. Quando giram toda a coluna balança como um navio no mar.

A fabricação dessas pás é difícil e exige um trabalho intensivo.

Equipes de trabalhadores gradativamente enchem uma matriz com tiras de fibra de vidro intercaladas com madeira balsa para reforçar. Depois injetam resinas e outros materiais químicos para formar uma estrutura endurecida.

Cerca de 1300 pessoas trabalham na fábrica e a produção de uma pá pode levar três dias. Para as fabricantes é difícil alcançar um equilíbrio em termos de tamanho e eficiência.

As pás maiores já pesam cerca de 30 toneladas métricas e torná-las mais largas aumenta o seu peso. E pás com excesso de peso fazem com que as turbinas se desgastem mais rapidamente e sobrecarregam os demais componentes.

O primeiro parque eólico na costa foi construído usando uma barcaça com uma grua montada em um caminhão. Hoje as empresas desenvolveram navios especializados para transportar as turbinas para suas plataformas flutuantes no mar. E enfrentam uma série de desafios, incluindo o impacto da corrosão provocada pela água salgada. Para atender aos parques eólicos longe da praia as equipes de manutenção às vezes vivem em navios especiais.

No início, a construção de uma estrutura eólica nas costas era extremamente cara e os governos ofereciam generosos subsídios para ajudar o setor a se desenvolver. Mas os preços caíram e o apoio do governo acabou, segundo Andreas Nauen, diretor executivo da divisão de energia eólica da Siemens.

Os custos menores, contudo, tornaram a energia eólica mais atraente em todas as partes. Nauen está otimista no sentido de que novos mercados surgirão na Ásia e nos Estados Unidos. “Isto é real”, disse ele.

Fonte: Secretaria de Energia e Mineração

Conheça a aplicação da Energia eólica

Energia eólica

A energia eólica é produzida a partir da força dos ventos e é gerada por meio de aerogeradores. Neles, a força do vento é captada por hélices ligadas a uma turbina que aciona um gerador elétrico. É uma energia abundante, renovável e limpa.

Embora pareça nova, a energia eólica é usada há mais de 3 mil anos. Antigamente ela era utilizada por meio dos moinhos, que serviam para bombear ou drenar água, moer grãos e outras atividades que dependiam de força mecânica. Ao longo do tempo, passaram a utilizar a força dos ventos não só para gerar força mecânica, mas também energia elétrica. Com o avanço tecnológico, os aerogeradores se tornaram aptos a gerar uma quantidade maior de energia, até que surgiram as primeiras usinas eólicas.

Como funciona?

Um sistema eólico pode ser utilizado em duas aplicações:

Sistemas isolados, que armazenam a energia em baterias, normalmente utilizados em aplicações residenciais e de menor escala

Sistemas integrados à rede, que entregam a energia direto para a rede elétrica, normalmente em maior escala e com fins comerciais

Existe também a aplicação off-shore que é um sistema de produção de energia eólica instalado no mar, que aproveita os ventos fora da costa e utilizam redes elétricas para transmitir a energia para o continente.

Energia Eólica no Brasil

No Brasil, a primeira turbina de energia eólica foi instalada em Fernando de Noronha, em Pernambuco, em 1992. Na época, a geração de energia elétrica correspondia a 10% da energia gerada e consumida na ilha. Isso economizava 70 mil litros de óleo diesel por ano.

Em fevereio de 2017, o Brasil atingiu 10,8 GW de energia eólica em operação, representando 7,1% da matriz elétrica brasileira, atingindo o 9º lugar na geração eólica no mundo.

Com os parques atualmente em construção, estima-se que até 2020 o país terá aproximadamente 600 parques eólicos em operação, dos quais cerca de 30% foram desenvolvidos pela Casa dos Ventos. Esses parques terão capacidade instalada de 17,9 GW, e representarão em torno de 10% de toda a energia produzida no Brasil.

O crescimento da fonte eólica no Brasil tem sido expressivo, mas se analisarmos seu potencial, ainda temos muito a explorar. Segundo estudos da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), o Brasil tem potencial de 300 GW de geração eólica, o que corresponde a 2,2 vezes a matriz elétrica brasileira.

Brasil supera Canadá e sobe no ranking de produção de energia eólica

Apesar de potencial, Minas Gerais ainda não conta com operação no setor.

Brasil aumentou sua produção de energia eólica e subiu para a oitava colocação no ranking global, superando o Canadá

Sopram bons ventos para o Brasil, pelo menos para a geração de energia eólica. Tanto que o país subiu uma posição no ranking mundial que afere a capacidade instalada de produção desse tipo de energia, passando o Canadá, e agora ocupa o oitavo lugar, conforme o Global Wind Statistic 2017, documento anual com dados mundiais de energia eólica produzido pelo Global Wind Energy Council (GWEC).

Em 2016, foi a vez do Brasil superar a Itália no ranking e, dessa forma, passou ocupar a nona posição. Atualmente, a capacidade de energia instalada no país é de 12,76 gigawatts (GW), contra os 12,39 GW do Canadá. Na lista, a China lidera, com 188,23 GW; seguida pelos Estados Unidos, com 89,07 GW; e a Alemanha, com 56,132 GW de capacidade instalada. A Índia, Espanha, Reino Unido e a França completam o ranking dos sete primeiros.

O fundador da Energia Pura – que atua nos segmentos de energia eólica e solar fotovoltaica, com sede em São Paulo –, Ronald Thomé, aposta na expansão do setor. “Aliás, eu vi o segmento crescer. Quando comecei, em 1993, praticamente não se falava em energia limpa no país e a geração era muito pequena”, observa.

Os números confirmam a análise do especialista. O segmento é responsável por 8,3% da energia produzida no país, percentual ainda distante dos 60,9% produzido pelas hidrelétricas, mas já próximo dos 9,3% da produção das usinas de biomassa, que ocupam o segundo posto no ranking nacional, conforme dados da Associação Brasileira de Energia Eólica (Abeeólica), que reúne empresas do setor.

A energia produzida pelas usinas eólicas chegou a ser responsável por 64% da energia consumida na região Nordeste do Brasil, no dia 14 de setembro do ano passado. Aliás, essa região é que lidera a capacidade de produção de energia a partir dos ventos, sendo o Rio Grande do Norte o Estado que mais produziu energia usando ao força dos ventos. São 3.678,85 MW de capacidade instalada distribuída em 135 parques eólicos.

Em Minas Gerais, não há nenhuma operação que produza energia eólica, conforme o engenheiro de tecnologia e normalização da Companhia Energética de Minas Gerais (Cemig), Marcio Eli Moreira de Souza. “No nosso Estado existe o potencial, mas os custos de implantação ainda não apresentam viabilidade econômica”, diz.

Ele explica que o Atlas Eólico, elaborado pela Cemig em 2010, identificou um potencial de 39 MW em Minas Gerais. Nas imediações da Serra do Espinhaço, no Norte do Estado, é a localidade que apresenta as melhores condições para a geração desse tipo de energia. “No nosso Estado, a logística de implantação é o grande impeditivo, pois os ‘bons ventos’ estão no alto das montanhas e o acesso inviabiliza a instalação de parque eólicos”, observa. E acrescenta que no litoral nordestino, que é líder no Brasil, o custo é menor.

Para a Abeeólica, Minas tem potencial, que acaba esbarrando na produtividade dos ventos da região Nordeste, que é bem maior que no resto do país, o que faz com que os parques acabem concentrados na região. (Com agências)

País terá 252 novos parques até 2023

A energia eólica no país começou em 1992, com o início da operação comercial do primeiro aerogerador instalado no Brasil, fruto de uma parceria entre o Centro Brasileiro de Energia Eólica (CBEE) e a Companhia Energética de Pernambuco (CELPE), por meio de financiamento do instituto de pesquisas dinamarquês Folkecenter.

Essa turbina eólica, de 225 kW, foi a primeira a entrar em operação comercial na América do Sul, em 1992, localizada no arquipélago de Fernando de Noronha, em Pernambuco.

Em Minas Gerais, a usina eólica de Camelinho, em Gouveia, no Vale do Jequitinhonha, construída em 1994, foi a primeira ligada ao Sistema Interligado Nacional. De propriedade da Cemig, essa usina acabou sendo doada para a Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) para fins acadêmicos. Atualmente, a estatal tem parques eólicos na região Nordeste do país.

Em todo o país, há cerca de 500 parques eólicos, conforme a Associação Brasileira de Energia Eólica (Abeeólica). Considerando os contratos já assinados, serão mais 252 novos parques eólicos até 2023, num total de mais 5,8 GW.

No ano passado, em média, 18 milhões de residências por mês foram abastecidas com esse tipo de energia no país. A entidade estima que o Brasil, cuja capacidade instalada é 12,76 GW, tenha potencial eólico superior a 500 GW. (Com agências)

Fonte: O Tempo

Brasil pode se tornar o único país do mundo a cobrar royalties pelo vento

Criticado por associação, projeto aprovado na CCJ da Câmara propõe a cobrança de royalties pela produção de energia eólica; setor vem crescendo e já chega a fornecer metade da energia consumida em um dia no Nordeste.

Parque de geração de energia eólica de Marcolândia, no Piauí: setor não emite CO2 e está em expansão no Brasil

Uma proposta de emenda constitucional aprovada neste mês na Comissão de Constituição e Justiça (CCJ) da Câmara pode tornar o Brasil o primeiro país do mundo a cobrar royalties pela produção de energia eólica.

O autor do projeto, deputado Heráclito Fortes (PSB-PI), justifica o pedido de cobrança alegando que a exploração da energia eólica “gera significativas alterações nas áreas próximas às fazendas destinadas a essa atividade, de modo a limitar a realização de outras atividades econômicas”. Entre as atividades econômicas “limitadas” pela geração de energia aproveitando o vento , o deputado destaca o turismo.

“Em especial no litoral brasileiro, a exploração de energia limita especialmente o turismo, alterando as paisagens naturais e impedindo o acesso aos locais próximos às referidas fazendas”, destacou o relator do projeto na CCJ da Câmara, deputado Tadeu Alencar (PSB-PE), em em seu voto favorável à PEC.

“As limitações e restrições impostas pela exploração de energia eólica afetam todo o povo brasileiro, tornando necessário que os responsáveis por tais atividades compensem os Estados, o Distrito Federal, os Municípios e a União, o que deve ocorrer através de justa participação no resultado econômico auferido, tal como ocorre com a exploração de petróleo ou gás natural e de recursos hídricos para fins de geração de energia elétrica”, completa.

O Brasil tem hoje capacidade de gerar 12,64 GW de energia por meio de seus 503 parques eólicos já instalados, sendo que há ainda outras 211 estações previstas para entrar em operação até 2020, segundo dados da Associação Brasileira de Energia Eólica (Abeeólica). O setor está em franca expansão: segundo relatório do Ministério de Minas e Energia, a produção desse segmento no País cresceu 33% somente no período entre 2016 e 2015.

Projeto ameaça setor, diz associação

Em nota, a presidente da Abeeólica, Élbia Gannoum, afirmou que a proposta em tramitação na Câmara representa uma ameaça à competitividade dessa fonte em relação aos demais setores geradores de energia (hidrelétrica, solar, termelétrica, etc.).

“A eólica está salvando o Nordeste do racionamento de energia uma vez que estamos vendo uma condição hídrica desfavorável na região. Com a taxação extra que está sendo proposta na PEC, há um grande risco de vermos a competitividade ser reduzida e com isso corre-se o risco de que se perca a disputa no leilões para outras fontes localizadas em outras regiões, o que é ruim para o Nordeste como um todo, pois a região perderia esses investimentos, afinal os aportes dependem dos investidores saírem bem sucedidos nesses certames”, afirmou a presidente da associação, Élbia Gannoum.

A preocupação especial com Nordeste se dá ao fato de que 67% da produção de energia eólica no Brasil está concentrada naquela região. A importância das eólicas para os nordestinos pode ser mensurada pelo recorde atingido no dia 14 de setembro deste ano: naquela data, o setor foi o responsável pelo fornecimento de 64% da energia consumida em todos os estados da região.

A proposta que sugere a cobrança de royalties pelo vento no Brasil já está pronta para ir ao plenário da Câmara, mas isso ainda não tem data para acontecer. O relator apontou em seu parecer que, caso a proposta venha a ser aprovada, a distribuição dos recursos arrecadados com a cobrança de royalties do setor gerador de energia eólica deverá ser definida por meio de outro projeto de lei.

Fonte: Economia – iG

As turbinas eólicas podem tornar-se mais lentas em um mundo mais quente

Mudanças nas temperaturas globais podem afetar o fluxo de ar ao redor do planeta.Turbinas eólicas

O aquecimento global poderia estar causando mudanças de longo prazo na geração de energia eólica. Nova pesquisa publicada ontem na revista Nature Geoscience sugere que mudanças climáticas futuras podem fazer com que os recursos eólicos diminuam em todo o Hemisfério Norte. Essas perdas podem ser moderadas pelos aumentos do potencial de energia eólica ao sul do equador, em cenários severos de mudanças climáticas.

Os achados não desqualificam o vento como uma fonte competitiva de energia renovável, advertiu o autor principal do estudo, Kristopher Karnauskas, da Universidade do Colorado, em Boulder. Mas eles sugerem que os planejadores de energia devem levar em conta o clima futuro ao criar estratégias de longo prazo para renováveis.

“A nível local, acho que este [estudo] pode fornecer algumas informações importantes em termos de planejamento e alocação de recursos, onde construir novos parques eólicos em relação a outros locais, ou manutenção diferida – aquelas para serviço a seguir se você tiver finito financeiro recursos “, disse ele a E & E. “E, finalmente, é um reconhecimento que o recurso de energia eólica de base não pode ser considerado uma constante”.

Sabe-se já que a mudança climática pode afetar padrões globais de vento. Uma razão pela qual os ventos existem é porque certas partes do planeta recebem diferentes níveis de radiação solar. O resultado é a variação dos níveis de pressão atmosférica em todo o globo, o que afeta a forma como o ar flui de um lugar para outro.

Portanto, os cientistas estão conscientes de que as mudanças nas temperaturas globais – particularmente quando essas mudanças estão ocorrendo mais rapidamente em algumas regiões, como o Ártico, do que em outras – podem afetar o fluxo de ar ao redor do planeta. E essas mudanças podem ter um grande impacto na quantidade de energia que as turbinas eólicas são capazes de produzir a partir do ar que flui em torno delas.

Alguns estudos já investigaram o problema em pequena escala, usando modelos individuais ou olhando para regiões específicas da Terra. Mas de acordo com os autores, o novo estudo é um dos primeiros a examinar a questão a partir de uma escala global, utilizando um conjunto de modelos climáticos diferentes.

Os pesquisadores investigaram dois possíveis cenários climáticos futuros – uma trajetória climática severa, na qual as temperaturas médias globais podem subir mais de 5 graus Celsius até o final do século e um cenário climático mais moderado, um pouco mais próximo do que poderia ser alcançado pela compromissos globais assumidos através do acordo climático de Paris.

Em ambos os cenários, os recursos de energia eólica diminuíram no Hemisfério Norte. As mudanças variaram de acordo com a localização – por exemplo, no centro dos EUA, o estudo sugeriu reduções de energia eólica de 8 a 10 por cento até o ano de 2050. Outras partes do Hemisfério Norte podiam ver declínios tão altos quanto 40% até o final do século.

Por outro lado, alguns aumentos nos recursos de energia eólica foram projetados para o Hemisfério Sul, o que poderia ajudar a compensar as diminuições no Norte, mas apenas sob o cenário de mudanças climáticas mais severas.

“Essa ironia não me perdeu quando eu vi os resultados que estávamos recebendo pela primeira vez”, disse Karnauskas. “Parece que você obtém algumas boas notícias no cenário das emissões mais elevadas”.

Mas ele acrescentou que, mesmo sob essa trajetória, os aumentos no hemisfério sul provavelmente não compensariam totalmente as quedas no hemisfério norte.

“O Hemisfério Sul não é onde a maioria dos parques eólicos construídos são e não onde a maior parte do consumo é”, disse ele.

De acordo com Daniel Kammen, especialista em política energética da Universidade da Califórnia, Berkeley, que não estava envolvido com a pesquisa, o estudo reforça achados similares descritos em outros artigos.Os resultados, segundo ele, incorporam “uma consequência perturbadora, mas totalmente esperada, das mudanças climáticas”.

Mas também não são más notícias ruins.

As quedas projetadas no Hemisfério Norte não são “triviais”, de acordo com Karnauskas, mas certamente não são suficientes para dissuadir os decisores da expansão contínua da energia eólica. Em vez disso, o estudo sugere que os planejadores devem prestar mais atenção às futuras projeções climáticas ao decidir onde colocar parques eólicos e como equilibrar o portfólio de diferentes fontes renováveis ​​- incluindo energia solar ou hidrelétrica – em diferentes regiões ao redor do mundo.

“A energia eólica ainda deve ser considerada uma parte importante do portfólio de investimentos renováveis, como parte da estratégia mais ampla para reduzir as emissões de carbono, e assim por diante”, disse Karnauskas. “E como as energias renováveis, incluindo o vento, fazem parte da estratégia, é importante garantir que compreendamos plenamente como a eficácia potencial dessa estratégia pode estar mudando simultaneamente com o problema em si”.

Fonte Original: scientificamerican

Fonte: Folha Sustentável

Modelos de Aerogeradores diferentes do que já foram vistos

Projeto deixa usinas eólicas mais silenciosas

Um dos problemas da energia eólica, talvez o principal, é o ruído aerodinâmico gerado, incomodando moradores das regiões próximas aos parques eólicos. Joseph Youssif Saab Junior, doutor em Engenharia Mecânica (Energia e Fluidos) pela Escola Politécnica (Poli) da USP, desenvolveu um método para reduzir o barulho proveniente das pás. O trabalho resultou num sistema, incorporado a um software livre, que prevê o ruído da turbina enquanto ela ainda é desenhada.

A ferramenta já foi aplicada na própria Poli, possibilitando que se projetassem aerofólios para as turbinas bem mais silenciosos que os existentes. Segundo Saab Junior, o problema com o ruído é algo recente.

Com o avanço tecnológico, o aumento da velocidade de giro das pás e o crescimento do diâmetro do equipamento, estimado na ordem de 100 metros são responsáveis por ocasionar um barulho semelhante ao de um avião. Os parques eólicos trabalham 24 horas por dia, sete dias por semana, e, no Brasil, estão localizados na costa leste, onde se concentram 85% da população.

“Para capturar a energia do vento, são necessários área, tamanho e diâmetro. Na medida em que se busca aumentar a captação de ventos e reduzir o custo da energia, cria-se o efeito colateral do barulho, consideravelmente incômodo”, comenta Saab Junior.

“No Brasil, de forma semelhante à Europa e diversa dos Estados Unidos, os parques eólicos encontram-se em áreas densamente povoadas. Meu objetivo foi ajudar fabricantes e pesquisadores a avaliarem o ruído da turbina quando ela está em produção, assim, a população conseguirá viver harmonicamente com esse equipamento, mesmo estando em ‘seu quintal’”.

O trabalho foi desenvolvido ao longo de quatro anos. No início, elaborou-se uma ferramenta técnica responsável por fazer a previsão do ruído da turbina. Após sua finalização, a questão era como fazer este instrumento chegar aos interessados.

A resposta obtida foi a incorporação a um código open source (aberto) — um software livre da Universidade Técnica de Berlim (TU Berlin). Ao entrar em contato com os alemães, Saad Junior descobriu que havia programas ligados à parte de estruturas e desempenhos, mas nada correspondente à acústica.

Firmou-se então uma a parceria com a Poli, responsável por complementar o estudo europeu e disponibilizar a pesquisa nacional ao mundo. O QBlade — como é denominado o software — já conta com mais de 17 mil downloads.

Mas os estudos foram adiante, não parando na avaliação. Para exibir a flexibilidade, capacidade, e toda modelagem matemática desenvolvida no software, criaram-se três turbinas eólicas — Poli 100, Poli 180 e Poli 220, nome dado em função dos respectivos diâmetros.

Com base no equipamento, modelagem matemática, geométrica, cálculos de engenharia e simulações em software, foram projetados aerofólios às turbinas bem mais silenciosos em comparação aos que existem nos dias atuais. Os projetos continuam ainda no papel, em forma de cálculos e desenhos, aguardando a solicitação de patenteamento feito pela Agência USP de Inovação.

O diferencial do projeto está na grande abertura e transparência do que foi produzido, comenta o engenheiro. “Normalmente, os fabricantes não disponibilizam essa geometria das turbinas eólicas, logo, muitos detalhes importantes para o estudo não são revelados, causando prejuízos à área da pesquisa. Acreditamos que durante nossa tese fomos responsáveis por deixar uma série de contribuições importantes ao Brasil e aos estudantes.”

Dando sequência ao trabalho, Saad Junior e o Professor Marcos Pimenta criaram um grupo chamado Poli Wind. Já contando com um aluno de doutoramento e uma aluna de mestrado, o objetivo da iniciativa é seguir os passos deixados como melhoria para o trabalho, assim como estreitar laços e avançar na parceria com a TU Berlin.

Sobre a vitória na premiação, o pesquisador comenta sobre sua motivação para desenvolvimento do projeto: o desejo do Brasil se tornar um país produtor de tecnologia, e não apenas importador.

“Atualmente, somos exportadores de commodities como trigo, soja, minério de ferro, carne e produtos agriculturais em geral. Por outro lado, importamos manufaturados em grande escala. O valor da exportação de uma tonelada de minério de ferro gira em torno de 75 dólares, enquanto que, para exportar uma tonelada de tecnologia – por exemplo, um avião feito pela Embraer – o valor estimado é de US$ 1 milhão”, explica Saad Junior.

“O Brasil precisa parar de ser apenas um fabricante e começar a produzir seus próprios equipamentos, como, por exemplo, suas próprias turbinas eólicas para exportação. Em minha opinião, nossa contribuição foi efetiva também neste aspecto, dando uma ferramenta a mais para o projetista elaborar propostas aqui mesmo no Brasil.”

A pesquisa Trailing-edge noise: development and application of a noise prediction tool for the assessment and design of wind turbine airfoils teve orientação do professor Marcos de Mattos Pimenta, e foi vencedora do Prêmio Tese Destaque USP 2017, na grande área das Engenharias.

Por que as turbinas eólicas são pintadas de branco?

As turbinas eólicas são um desses equipamentos que ou você acha lindo ou acha horrível. Seja qual for sua opinião sobre elas, você já se perguntou por que eles pintam turbinas eólicas de branco?

Acredite ou não, para ser mais esteticamente agradável do que de outra forma. Pintá-las de branco ou cinza claro ajuda a toda a estrutura a “misturar” no fundo, especialmente quando o céu está nublado.

Os planejadores da cidade, em geral, parecem manter o consenso de que a cor branca é menos chamativa do que outras. Ao tornar toda a estrutura branca, a turbina eólica é menos visivelmente intrusiva, pelo menos na teoria. Afinal, branco é uma cor bastante neutra.

Alguns esforços foram feitos para tentar camuflar-las em todo o mundo. Na Alemanha, as turbinas Enercon tendem a ser cinzentas, por exemplo. Outros têm listras verdes em sua base para ajudá-los a misturar-se com as regiões de muito verde.

Mas tem outro motivo para pintar as estruturas de branco, aparentemente contraditório. Embora do nível do solo a cor branca os ajude a misturar, do ar, ajuda a se destacar. É um paradoxo interessante, quase, que a mesma cor pode ter dois motivos surpreendentemente opostos.

A pintura de turbinas eólicas brancas também é exigida pela maioria dos países para torná-los mais visíveis do ar. Eles também tendem a fazer bom uso da iluminação de advertência para fazê-los se destacarem mais durante a noite. Você pode até vê-los com listras pintadas em suas lâminas para maior visibilidade durante a luz do dia em algumas partes da Europa.

Além da contradição da coloração branca, ajudando-os a se destacarem ao mesmo tempo em que a cor se mistura ao ambiente, a cor neutra também ajuda a refletir a radiação UV durante o dia.

UV degrada profundamente muitos materiais ao longo do tempo. Dada a natureza exposta das turbinas eólicas, para não mencionar o custo significativo para a instalação, qualquer estratégia que possa ser empregada para prolongar a vida útil é, obviamente, altamente benéfica.

De um modo geral, as cores, especialmente as mais escuras, tendem a absorver a luz solar e, mais importante, o calor. O branco, por outro lado, tende a refletir a luz solar e, portanto, o calor.

A pintura de turbinas eólicas com a cor branca também ajuda a reduzir a expansão e fissuração das conchas externas que abriga e protege as turbinas e as lâminas de rotor compostas de fibra de vidro.

Qualquer outra cor provavelmente aumentaria dramaticamente o desgaste em cada unidade e apresentaria custos de manutenção e reparação desnecessariamente maiores. A necessidade de aumentar a vida de cada unidade e reduzir os custos de funcionamento ao longo do tempo é a principal razão pela qual as turbinas eólicas tendem a ser brancas.

Guia vertical da turbina de vento da linha central do eixo

Hoje descobri como construir uma Turbina Eólica Vertical Axis (VAWT) , e funciona pelo mesmo princípio que turbinas eólicas enormes e de alta potência fazem, mas são muito mais fáceis e menos caras de construir.

Aqui está uma breve descrição das instruções de funcionamento e fabricação da VAWT. Essa é a informação básica, você pode obter mais do site do fabricante.

O alternador da turbina eólica de eixo vertical tem dois rotores de 12 polegadas de diâmetro, cada um com 12 magnetos de disco de neodímio medindo 1,47 polegada de diâmetro e 0,6 polegada de espessura. Entre os rotores está o estator, composto por 9 bobinas de fio AWG 20, 200 voltas cada. As bobinas estão dispostas para produzir corrente alternada trifásica.

Cada fase possui 3 bobinas ligadas em série. Existem 3 retificadores de ponte de onda completa, um para cada fase. Cada um é isolado do outro. Todas as três saídas CC retificadas são conectadas em paralelo e a CC é enviada via cabo para o banco de baterias.

O estator é feito por meio de sanduíche das bobinas entre duas peças de placa de fibra de vidro epóxi, o tipo usado na fabricação de placas de circuito impresso. As folhas superior e inferior, cada uma com 1/16 de polegada de espessura, são mantidas juntas com parafusos. Eles têm costelas de reforço adicionadas para rigidez. A energia é acionada por meio de parafusos de aço inoxidável.

Se você gostaria de construir um você mesmo, você deve saber que teoricamente pode produzir 316W, pela fórmula:

“Watts = constante de conversão * limite de Betz * eficiência * área em metros quadrados * vento ^ 3

Em uma turbina perfeitamente eficiente,

Watts = 0,05472 * 59% * 100% * 4,46 * 13 ^ 3 = 316 watts

É claro que as coisas estão longe de serem perfeitas, os caras que fizeram isso disseram que conseguiram 70W com isso. Isso é muito bom! Faça algumas turbinas eólicas de eixo vertical semelhantes , coloque-as no seu bloco e você nunca mais pagará pela eletricidade! (mais ou menos - dependendo dos seus hábitos de consumo). De qualquer forma, se você mora em uma área com ventos fortes, esses dispositivos podem carregar algumas baterias de 12V para alimentar sua casa pela manhã e à noite, quando você volta do trabalho. Durante a noite e o dia, eles acumulam energia da turbina eólica. O único consumidor sério "permanente" seria seu refrigerador.

Principais avarias eléctricas e mecânicas em Aerogeradores

Os aerogeradores são equipamentos complexos mecânica e eletricamente projetados idealmente para um funcionamento ininterrupto de cerca de 20 anos, conheça as principais avarias eléctricas e mecânicas em Aerogeradores.

O tempo de paragem de um aerogerador por avaria equivale a um prejuízo de algumas centenas de euros por hora para o explorador do parque eólico.

Assim o objectivo das equipas de manutenção, coordenação e supervisão é minimizar os tempos de paragem maximizando assim o rendimento de cada aerogerador e consequentemente de um parque eólico.

As principais avarias durante o funcionamento de um aerogerador são essencialmente de natureza eléctrica, devido a equipamentos com defeito e desgaste natural e quebra de contatos eléctricos.

1. Pequenas avarias

Normalmente as avarias em aerogeradores são de natureza temporária que se solucionam em pouco tempo, normalmente em menos de 24 horas.

As avarias podem dever-se a:

• Condições de Operação;
• Má reparação de um determinado componente;
• Falha do componente ou defeito no seu desenho;
• Falha humana;
• Paragem do Aerogerador por detecção em sensores de valores fora dos parâmetros normais de funcionamento de vibrações, temperaturas, correntes, tensões, etc;
• Paragem devido a erros de leitura ocasionais.

1.1 Avarias e alarmes elétricos

As avarias e alarmes eléctricos que mais incidência possuem são os instrumentos de medição, como o anemômetro, sensor de direção do vento, sensor de vibração temperatura e pressão, sensor de velocidade de rotação, etc.

As possíveis causas que originam estas avarias são:

• Um aviso real correspondente ao alarme;
• Um mau ajuste num determinado sensor;
• Um desajustamento do sensor no decorrer do funcionamento normal;
• Devido a condições adversas da natureza, tal como, temperatura, umidade, gelo, etc.

FIGURA 1 – Avaria Eléctrica com Componente Queimado.

FIGURA 2 – Avaria Eléctrica devido a mau funcionamento no sensor de enrolamento dos cabos

1.1.1 Equipamentos de manobra elétrica

A aparelhagem de manobra existente num aerogerador é responsável pelo accionamento de centenas de contatos, estes equipamentos estão sujeitos a grande stress eléctrico e a um elevado número de manobras por dia.

Componentes como relés, contatores, electro-válvulas, magneto-térmicos, etc podem ocasionar uma avaria eléctrica devido a:

• Falho por fatiga do componente;
• Contacto eléctrico entre cabos e componente com defeito;
• Em consequência de outros alarmes de sistema;
• Falha súbita como sobre-intensidades na linha, tempestades eléctricas, etc;
• Defeito por umidade ou sujidade;
• Falta de manutenção preventiva;
• Desgaste natural e número excessivo de manobras;
• Equipamentos com defeito que geram sobre-intensidades e consequentemente danificam irremediavelmente os componentes de manobra dos mesmos.

No equipamentos eléctricos é importante a realização de relatórios termográficos de forma a detectar antecipadamente pontos e contatos com defeito que originam avarias num futuro.

FIGURA 3 -Imagem Termográfica que identifica um contato quente

1.1.2 Proteção pára-raios

Após uma tempestade eléctrica deve ser inspecionado todo o sistema eléctrico e pára-raios de forma a localizar possíveis avarias provocadas por um raio tal como componentes de medição e outros equipamentos sensíveis.

Os principais componentes a inspecionar são:

• Protetores contra raios no aerogerador;
• Quadros eléctricos;
• Rolamentos principais “Main-Bearing”;
• Estado das pás.

FIGURA 4 – Contato Elétrico não existente em cabo de proteção devido a pintura

1.1.3 Motores e ventiladores

As avarias que sofrem os motores e ventiladores devem-se a:

• Sobre Intensidades devido ao funcionamento;
• Derivação entre fases;
• Problemas com os rolamentos.

1.1.4 Eletrônica de controlo de potência

As avarias em controladores, módulos de comunicação, UPS, IGBTs e Tiristores normalmente devem-se a:

• Falhas de componentes em cadeia;
• Sobre Tensões e Sobre Intensidades na linha de rede;
• Qualidade reduzida dos componentes;
• Tempestades eléctricas.

1.1.5 Componentes mecânicos-hidráulicos

São defeitos que ocorrem nos sistemas mecânico-hidráulicos normalmente por degradação no óleo e têm como consequências principais:

• GERADOR – Sobre aquecimento, por falta de lubrificação ou umidade nos rolamentos, falta de refrigeração nos bobinados.
• MULTIPLICADORA “GEARBOX” – Retentores danificados, conexões hidráulicas e filtros com defeito;
• BOMBA HIDRÁULICA – Fugas e conexões danificadas;

2. Hidráulica

As principais avarias no sistema hidráulico são:

• Bloqueio de componentes;
• Degradação e rotura;
• Fugas no circuito.

As avarias devem-se a:

• Óleo contaminado, representa um total de 70-80% do total das avarias;
• Má reparação anterior do sistema;
• Sobrecarga do sistema e circuito.

FIGURA 5 – Mangueira Degradada

2.1 Conexões

Para evitar problemas durante o transporte e montagem todos os orifícios devem ser selados de forma segura. Todos os componentes expostos devem ser protegidos imediatamente após a desmontagem, principalmente as mangueiras.

As principais fontes de contaminação do óleo são:

• Tampas e proteções caso não estejam fechadas de forma correta;
• Desgaste de peças móveis (bombas e válvulas) pode levar à criação de partículas metálicas;
• Em peças móveis partículas metálicas, restos de pintura podem contaminar todo o sistema;
• Através do filtro de ar a água em suspensão pode juntar-se ao ar e ao óleo ou condensar-se no depósito do óleo.

Os retentores com o desgaste libertam partículas contaminando o óleo.

As partículas que se encontram no óleo dependendo do seu tamanho podem ocasionar diversos tipos de danos:

• Partículas > 40 µm causam avarias onde bloqueiam válvulas de linha e válvulas como as PROPORCIONAIS;
• Partículas >25-40 µm causam falhas intermitentes e podem bloquear válvulas de linha e válvulas proporcionais;
• Partículas < 25 µm desgastam prematuramente todos os componentes do sistema, normalmente não provocam bloqueios.

2.2 Oxidação

Durante a operação normal, o óleo está exposto a condições que podem decompor o óleo por oxidação. Deve-se ao aquecimento e ao batimento do óleo na presença de ar, catalíticos metálicos ou água.

Os ácidos orgânicos que são solúveis no óleo e insolúveis na água aparecem após a oxidação, isto aumento o risco de corrosão em todos os componentes que integram o sistema.

A oxidação pode levar à formação de barros que formam depósitos em componentes, a oxidação produz ácidos carboxílicos que para neutralizar se adiciona substâncias básicas.

2.3 Presença de ar no óleo

As borbulhas de ar no óleo surgem habitualmente se o depósito é pequeno em relação à procura por sucção de óleo. As borbulhas de ar não terão tempo de flutuar até à superfície e abandonar o óleo antes do próximo pedido de sucção pela bomba.

Também podem entrar no sistema através de bombas deterioradas ou mangueiras danificadas, é normal a introdução de ar no sistema após a substituição de um componente com defeito.

O ar deve ser eliminado através da purga, a existência de ar em grande quantidade pode originar a destruição das bombas. Ao pressurizar as borbulhas de ar, estas explodem, o óleo impulsiona rapidamente criando pressões que podem alcançar os 400 bares. Caso este fenômeno ocorra dentro da bomba pode ocasionar danos graves na mesma.

Uma bomba pode ficar totalmente danificada após funcionar vários minutos com a existência de ar em grandes quantidades dentro do circuito hidráulico.

FIGURA 6 – Borbulhas AR no Óleo

3. Grandes avarias

As grandes avarias ocorrem em raras ocasiões, mas devido à sua gravidade podem deixar o aerogerador inutilizado durante longos períodos de tempo, pois afetam diretamente alguns componentes principais, tais como a multiplicadora, gerador, transformador, pás, etc.

O custo deste tipo de avarias é imenso pois podem inclusive necessitar ferramentas espaciais, trabalhadores qualificados e gruas.

As grandes avarias podem dever-se a:

• Condições de Funcionamento;
• Mal funcionamento de um componente;
• Falha no desenho de um componente ou sistema;
• Falha na qualidade e fabrico de um componente;
• Falha humana grave.

3.1 Avarias elétricas

As grandes avarias mais comuns são de origem eléctrica e ocorrem nos seguintes componentes:

• GERADOR – Defeitos no isolamento, maus contatos nos terminais e falha no isolamento do estator;
• TRANSFORMADOR – Devido a sobre aquecimento por falta de refrigeração, falhas no isolamento, mau dimensionamento da potência nominal, ligações com defeito e defeitos no fabrico;
• Dispositivo de Corte de Média Tensão – Falha em Fusíveis e possíveis fugas de SF6.

FIGURA 7 -Defeito no Isolamento do Transformador de Média Tensão

FIGURA 8 – Incêndio em Aerogerador Alegadamente provocado por defeito no Transformador MT

3.2 Avarias mecânicas

Na multiplicadora as principais avarias que podem ocorrer são as relacionadas com a degradação e consequente rotura das rodas dentadas e rolamentos por falta de lubrificação ou devido à introdução de objetos, que provocam danos, avarias ou desgaste. Também podem ser provocadas por fatiga, flexão e deformação plástica.

FIGURA 9 – Defeito nas Rodas Dentadas de Multiplicadora

Nas pás as principais avarias são as relacionadas com problemas nos rolamentos do sistema. Os danos nas pás devem-se a fissuras estruturais e impactos de raios de tempestades, outras razões são:

• Falta de Lubrificação;
• Contaminação da massa de lubrificação (água e outros resíduos);
• Vibrações excessivas;
• Dimensionamento errado dos rolamentos das pás;
• Danos estruturais de desenho e fabrico;
• Ângulos de Ajuste errados;
• Impacto de aves e outros objetos.

FIGURA 10 – Danos em Pá de Aerogerador

Geralmente as avarias mecânicas devem-se ao desgaste produzido por uma má lubrificação ou quando os componentes são submetidos a sobre esforços. Os desgastes produzidos com o tempo têm elevados custos de reparação, nomeadamente no custo da mão-de-obra e tempo de paragem ao aerogerador.

4. Incêndios

Num ano típico costumam ver-se perdas totais – geralmente causadas por incêndios – dá-se como perda total quando uma unidade é totalmente consumida não podendo ser reparada.

Os incêndios são a 2ª maior causa de catástrofe nas turbinas eólicas

5. Condições climatéricas extremas

Em algumas circunstancias o clima é o responsável por problemas – por vezes os ventos fortes são excessivos para a maquina os poder suportar. Falhas nos travões e as pás viradas para cima ainda piora mais as coisas.

Condições climatéricas extremas numa turbina eólica

6. Falhas no gerador

As principais causas de problemas no gerador são:

• O não cumprimento das práticas de manutenção recomendadas nos procedimentos de lubrificação, sistemas de coletores, etc.
• Falhas mecânica ou elétricas do rolamento, falhas no rotor, falhas no sistema de refrigeração levando a excesso de calor e por sua vez a incêndio.
• Os relâmpagos, vento, condições climáticas extremas, contaminação do lubrificante, etc.
• O desalinhamento ou outra instalação inadequada, vibração excessiva, irregularidades de tensão, insuficiência no conversor, aterramento inadequado, excesso de velocidade (que leva a problemas nos rolamentos), etc.
• Problemas de fabrico, tais como, componentes soltos, isolamento elétrico inadequado, falhas no rotor, a presença de outros componentes dentro da nacele que complicam serviço, etc.
• Para os geradores com menos de 1000 kW, a falha mais comum é um problema no setor do rotor. Para os geradores com mais de 1000 kW, a falha mais comum é associada aos rolamentos. A manutenção é o fator crítico que afeta a vida de máquinas. Reparações adequadas também são essenciais para a fiabilidade e longevidade do gerador.

Gerador danificado devido a excesso de velocidade e consequente sobreaquecimento

7. Problemas com as pás

As principais causas que levam a problemas com as pás são: relâmpagos, danos por colisão com objetos, design mal elaborado, material de fabrico fraco.

Turbina eólica danificada por um relâmpago

A acumulação de insetos, óleo, e gelo nas pás também reduz a eficiência até menos 40%.

Falha numa pá

8. Problemas nos rolamentos – O calcanhar de Aquiles das turbinas

Não importa o modelo da turbina, os rolamentos são sempre um problema em todas elas.

Exemplo de um rolamento danificado

A principal razão de falhas com os rolamentos é a descamação (macropitting) visível a olho nu. Que por sua vez leva a outro tipo de escamação microscópica (micropitting).

Exemplo de um rolamento danificado

Exemplos de defeitos encontrados em rolamento

Existem muitas opiniões sobre as causas potenciais que originam este tipo de problemas:

• Períodos de cargas pesadas e dinâmicas – levando a vibrações e variações bruscas de carga;
• Mudanças rápidas de aceleração e desaceleração;
• Falta de lubrificante;
• Deformações estruturais;
• Condições climatéricas: mudanças rápidas de temperatura, água salgada, vento, pó, etc…;
• Marcha lenta.

Podem existir outros problemas/falhas que não estejam descritos acima, mas é certo que investigações estatísticas em turbinas eólicas onshores e offshores indicam claramente uma relação direta entre os problemas das turbinas e a velocidade do vento e as cargas pesadas e flutuantes/dinâmicas.