Importância do Potêncial Eólico
Autor: Caroline Lage | Publicado: 2011-12-07T00:08:00-02:00

De acordo com a análise do vento que já fizemos, considerando principalmente o gráfico da direção do vento, foi possível perceber que o vento não sopra em uma só direção(post: Análise dos dados dos ventos pelo Matlab), e para cada direção, a &nbsp;distribuição da velocidade do vento não é a mesma, e dessa forma é possível calcular diferentes &nbsp;parâmetros de Weibull.A referência para as variáveis é a altura do centro do rotor, e o potencial energético disponível a cada &nbsp;instante depende da densidade do ar e da &nbsp;velocidade do vento incidente. Como já vimos, a potência é proporcional ao cubo da&nbsp; velocidade do vento incidente. Assim como há uma relação entre velocidade do vento e altura, onde a velocidade do vento aumenta com a altura. Essa relação está ligada também as diferentes áreas, as áreas urbana, subúrbios, ou ao nível do mar, como a figura a seguir:
Figura 1- Relação altura-velocidade do vento nas regiões de área urbana, subúrbios e litoral.A partir da figura é possível pode-se identificar que as regiões que possuem construções mais elevadas, como prédios, estes só conseguem atingir velocidades razoáveis de vento após uma elevada altura. Já nas áreas em que só existem casas e pequenas construções, estas velocidades razoáveis são atingidas em menores alturas e áreas mais baixas, como no litoral em alturas ainda menores já temos ventos satisfatórios, com ventos mais rápidos em altitudes menos elevadas.
A potência teórica gerada pelas "máquinas de vento" varia com o cubo da velocidade do vento local. Sendo necessário uma análise prévia do lugar onde se pretende instalar os equipamentos, para que se tenha um aproveitamento melhor da potencialidade da energia eólica, e este é o nosso objetivo de trabalho, analisar e averiguar se a UFABC possui um potencial de energia eólica satisfatório. Pois a conversão de energia eólica em regiões com muitos obstáculos fica prejudicada. Mas as vezes, mesmo nestas regiões é possível ter aproveitamento, mesmo que já em escalas menores, porém é necessário analisar se este aproveitamento é economicamente viável. Dessa forma, é preciso primeiramente entender o conceito de potência de um aerogerador. A curva de potência de um aerogerador, &nbsp;relaciona a velocidade do vento à potência de saída da máquina, levando em conta características como a eficiência do formato da turbina, que vai ser responsável pela geração da quantidade de energia e conseqüentemente, grande importância econômica.
Para limitar a potência fornecida pelo aerogerador, para valores acima da velocidade nominal do vento é necessário fazer vários tipos de adaptações relacionados ao&nbsp;controle da turbina eólica, como, maximizar ao máximo energia disponível, para isto se controla a velocidade, limitar a potência disponível à saída da turbina para valores acima da velocidade nominal do vento, estabilizar o sistema sobre quaisquer condições de operação, eliminando as frequências que possam causar ressonância na estrutura mecânica.
Um dos processos que controlam as turbinas&nbsp;é o&nbsp;Pitch control (ativo) , que é o processo que possibilidade de rodar a pá em torno do seu&nbsp;eixo longitudinal, isto é, variar o ângulo de&nbsp;passo das pás. Controle de passo (ou “pitch”), este controla o número de passo, como indica o nome, controlando o ângulo de passo de forma que o ângulo de ataque seja estabelecido para manter a potência elétrica igual à nominal para toda velocidade superior à nominal. Quando a velocidade é superior à nominal, as pás giram em torno de seu eixo longitudinal, a fim de diminuir o ângulo de ataque diminuindo a absorção de potência pelo rotor. Tendo assim um&nbsp;ótimo controle de potência para todas as velocidade, uma&nbsp;redução dos esforços de desgaste mecânico.
Outro processo é o Stall (passivo):&nbsp;Características aerodinâmicas das pás do rotor&nbsp;dimensionadas para entrar em perda a partir de&nbsp;uma certa velocidade do vento, com perda aerodinâmica. Este é um controle de potência com um sistema de controle passivo em que as pás não giram em &nbsp;torno de seu eixo longitudinal, decorrente da ação da estrutura do aerofólio nos ventos de velocidade superiores à correspondente à potência nominal. Este ângulo é escolhido de forma que, a partir da velocidade nominal, o ângulo de ataque cresça até o ponto de queda da &nbsp;sustentação, diminuindo a absorção de potência pelo rotor. Este sistema possui uma maior simplicidade, um sistema de travagem complexo e um custo baixo.
A figura representa os tipos básicos de controle de potência:


Figura 2-Curvas de potência (P x v) típicas para turbinas com controle por estol(Stall) e por pass(Picth)
Se usa também como controlador de potência o Fuzzy Control. A função do Fuzzy Control&nbsp;é rastrear o ponto de operação para transferência de potência máxima, otimizando o fluxo do gerador de indução e controlando a malha de velocidade robustamente contra pulsações de torque e as rajadas de vento. Suas vantagens são:&nbsp;não precisa do modelo do sistema, é bom para sistemas não-lineares, e o cálculo é paralelo. Porém possui as desvantagens de ser difícil de atingir uma solução ótima, não havendo garantias de estabilidade. A Figura&nbsp;3 a seguir ilustra a distribuição pelo controlar clássico e o controlador Fuzzy:
Figura 3: Controlar clássico e o controlador Fuzzy.Referência Bibliográfica:
Santos, A. A , R. , Ramos, D. S. , Santos, N. T. F. , Oliveira, P. P. –“PROJETO DE GERAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA” -Projeto de Graduação do Curso de Engenharia Industrial Mecânica- Universidade Santa Cecília- Santos – 2006. Disponível em: http://cursos.unisanta.br/mecanica/polari/energiaeolica-tcc.pdf . Acessado em: 06/12/2011.Filho, A. C. A. – Dr. Engenheiro Eletricista- Especialista em Regulação- SRG/ANEEL–“Aspectos Tecnológicos das Fontes de Energia Renovável” –ANEEL- Agência Nacional de Energia Elétrica- Cartagena das Índias- Colombia - 2009. Disponível em: http://www.ariae.org/pdf/VI_Curso_Ariae/pdf91.pdf . Acessado em: 06/12/2011.Catalino, L. , Coutinho, M. , Campos, M. – Dr. Engenheiro Eletricista- Especialista em Regulação- SRG/ANEEL–“Automação de Parques Eólicos” –Seminário da APJ – Junho/2004. Disponível em: http://users.isr.ist.utl.pt/~pjcro/cadeiras/api0304/pdfs/SEM_Y.pdf. Acessado em: 06/12/2011.