Março 07, 2024
O objetivo de possuir e operar um sistema de turbina eólica de tamanho doméstico é gerar eletricidade por qualquer motivo, seja para uso doméstico, lucro ou geração para fins industriais. A geração geral de eletricidade de um sistema de turbina eólica depende de muitos fatores diferentes, muitos dos quais podem ser influenciados por fatores internos e externos do próprio sistema ou de onde o sistema está instalado. Ou seja, não importa apenas a potência nominal da sua turbina, mas também o quão eficiente ela é na extração da energia do vento e na conversão em energia elétrica no ponto de consumo. Por exemplo, um gerador de 5kW numa turbina poderia, devido a ineficiências no sistema, gerar apenas 500W de potência devido a perdas de energia no sistema se gerido de forma inadequada. É portanto importante caracterizar e compreender as diferentes causas da ineficiência e como podem ser combatidas.
Como aproveitar ao máximo o vento
Começaremos da perspectiva do vento e percorreremos cada uma das ineficiências até chegarmos à eletricidade usada para carregar as baterias da sua casa. Infelizmente você não pode controlar o que o vento está fazendo o tempo todo, então infelizmente não podemos fazer muito sobre sua condição. Não vale a pena, entretanto , que, geralmente, quanto mais laminar for o fluxo do vento (nome científico para um fluxo suave de ar), maior será a eficiência da conversão da energia cinética do vento em energia cinética rotacional do pás de turbinas eólicas.
O fluxo turbulento é o oposto. É quando o ar está caótico e gira em torno da imprevisibilidade. Pontos locais dentro do fluxo do vento podem empurrar o vento para trás ou para os lados, causando forças inconsistentes aplicadas às pás da turbina. O controle limitado que você tem sobre o vento que interage com sua turbina é como o ambiente ao redor da turbina afeta as condições de fluxo. Obstruções ao fluxo, como árvores, edifícios ou outras turbinas eólicas, causarão um aumento no fluxo turbulento que chega à turbina. Portanto, ao instalar sua turbina, você deve tentar colocá-la em uma área aberta e agradável, com o mínimo de obstruções próximas.
Também vale a pena observar a velocidade do vento a que sua turbina estará sujeita nas diferentes posições de instalação, pois pode variar. O principal ponto que você deve considerar é a altura da sua turbina. Quanto mais alto a turbina estiver instalada, geralmente maiores serão as velocidades do vento. Isso ocorre porque à medida que o vento interage com o solo, ele desacelera, desacelerando o ar logo acima dele, então esse ar desacelera o ar acima dele, etc. até você voltar ao fluxo irrestrito onde o vento flui a toda velocidade. Este fenômeno é denominado camada limite na dinâmica dos fluidos: uma camada de fluxo próxima a uma fronteira (ar-solo) que possui um gradiente de velocidade ao longo de sua altura.
Levante ou arraste
A segunda e bastante importante ineficiência quando se trata de sistemas de turbinas eólicas é o limite teórico da quantidade de energia que pode ser extraída do vento por uma determinada pá de turbina. Isto depende predominantemente do formato da pá usada para colher a energia eólica. Existem vários designs populares de pás de turbina, o TESUP em particular emprega pás do tipo elevação e arrasto em seus projetos.
Um exemplo de lâmina tipo elevador pode ser visto na turbina Magnum 5. A lâmina tem um formato conhecido como aerofólio. Este é o formato de uma asa de avião se você observar sua seção transversal. Esta forma produz sustentação quando o vento passa sobre sua superfície exatamente da mesma maneira que uma asa de avião. Um bom exemplo de turbina do tipo arrasto é uma turbina TESUP AtlasX. Este tipo de turbina tem uma pá em forma de 'C' e depende do vento para 'empurrar' diretamente as pás da turbina para girá-las.
O máximo teórico para turbinas do tipo elevador fica em torno de 40% e sei que isso pode parecer baixo à primeira vista, mas a eficiência máxima de qualquer turbina é de apenas 45%! Então realmente não é nada ruim! Turbinas do tipo arrasto tendem a ter menor eficiência em geral. Isto se deve principalmente à construção da turbina. Como duas pás (uma de cada lado da turbina) estão sendo empurradas pelo vento a qualquer momento, uma das pás está trabalhando contra a rotação da turbina (que rude!) O formato C da pá garante mais área de superfície da pá fica exposta ao vento e por isso uma das pás pega mais vento e é empurrada com mais força, gerando rotação.
Você pode estar pensando: ah, isso é lixo, baixa eficiência? Quase não conseguirei energia da minha turbina TESUP! Mas não se preocupe, há uma compensação, e uma grande compensação! As turbinas do tipo arrasto têm uma velocidade de partida mais baixa e, portanto, giram com mais frequência do que as turbinas do tipo elevador, muito parecidas com a tartaruga e a lebre da geração de energia! A TESUP trabalha duro para fazer com que suas turbinas tenham maior eficiência, projetando cuidadosamente suas pás. Basta olhar para as lâminas redesenhadas do AtlasX! Eles não apenas melhoraram a eficiência da turbina e aumentaram a área de captação do vento, mas também têm uma ótima aparência!
A necessidade de bons componentes em seu sistema operacional
O obstáculo final entre o vento e a geração de eletricidade são as ineficiências elétricas. Isso pode e irá ocorrer em todos os componentes elétricos, seja no gerador elétrico da turbina ou no menor fio do sistema. Infelizmente, os componentes elétricos têm tendência a desperdiçar eletricidade através da geração de energia térmica (pense em quando você tocou no carregador de um telefone e ele ficou quente depois de carregar um telefone). Cada etapa necessária em um sistema de turbina eólica para gerar, transmitir e armazenar energia elétrica conterá inerentemente algumas perdas. É claro que essas perdas podem ser reduzidas!
A melhor maneira de conseguir esse aumento na eficiência eletrônica com baixo custo é comprar componentes eletrônicos de boa qualidade para o seu sistema. A TESUP pode fornecer controladores de carga, inversores de potência e sistemas de cabeamento que são adequados e projetados especificamente para turbinas TESUP. Adquirir um ou todos esses sistemas para complementar seu sistema de geração de energia baseado em turbina eólica é uma boa maneira de reduzir as perdas em seu sistema e, em última análise, gerar mais energia em geral!
A TESUP espera que este pequeno guia sobre algumas ineficiências que você possa encontrar tenha sido útil! Esperamos que agora você esteja um pouco mais informado sobre os sistemas de turbinas eólicas e como eles são interessantes!