Aerogeradores
O que é um aerogerador?
Eólica onshore Eólica offshore Engineering
Os aerogeradores são estruturas gigantes semelhantes a moinhos que aproveitam a energia do vento em grande escala, multiplicando sua força e gerando uma energia elétrica que pode ser transmitida para a rede e distribuída aos usuários. Instalados em parques eólicos onshore ou offshore, os aerogeradores são o principal elemento da geração de energia eólica limpa e renovável.
As máquinas que convertem a energia eólica do vento em energia elétrica são chamadas de aerogeradores ou turbinas eólicas. Existem vários tipos de turbinas, dependendo do tamanho e da forma, embora as mais comuns e eficientes sejam aquelas de três pás com eixo horizontal, que podem ser facilmente vistas no horizonte de uma zona rural.
O mais comum é que eles sejam agrupados em parques eólicos maiores, normalmente localizados em altitudes elevadas, onde o vento é mais forte, e longe de obstáculos como edifícios, morros ou árvores que podem causar turbulência no vento.
Como funcionam os aerogeradores?
Os aerogeradores, que podem ser definidos como "os moinhos de vento do século XXI", são máquinas fascinantes que aproveitam a força do vento para mover suas pás, que, por sua vez, movimenta o gerador para a produção de energia elétrica. Explicamos em cinco etapas simples o processo pelo qual as turbinas convertem esse recurso natural em energia renovável, limpa e acessível.
Captura do vento
Para transformar o movimento das correntes de ar em energia elétrica, o vento primeiro gira as enormes pás das turbinas eólicas, projetadas de forma aerodinâmica para capturar o máximo possível dessa energia cinética e manter uma rotação constante mesmo com ventos muito fracos (a partir de 11 km/h).
Movimento rotacional
As pás estão conectadas à turbina por meio de um eixo principal. Quando o vento move as pás, esse eixo horizontal, também chamado de eixo lento, começa a girar na mesma velocidade (entre 7 e 12 rotações por minuto), ativando uma série de engrenagens.
Multiplicação de velocidade
Esse sistema de engrenagens, ou caixa multiplicadora, aumenta a velocidade de rotação do eixo lento em mais de 100 vezes e a transfere para o eixo rápido, que se move a mais de 1.500 rotações por minuto. Esse aumento de velocidade é fundamental para a eficiência dos geradores convencionais, embora algumas tecnologias usem geradores de baixa velocidade acoplados diretamente ao eixo lento.
Geração de energia elétrica
A força mecânica de cada uma dessas rotações é transmitida ao gerador, onde é transformada em energia elétrica. A partir disso, a energia é transferida ao conversor, que a converte em corrente alternada.
Distribuição da energia elétrica
A energia elétrica gerada passa por um transformador que eleva sua voltagem para alta tensão, para que possa ser escoada por longas distâncias. Essa energia é então enviada à rede para chegar aos locais onde é necessária.
Enquanto fazem seu trabalho, os aerogeradores contam com sistemas de monitoramento e ajuste constantes. Elas, por exemplo, são equipadas com sensores que garantem que as pás sempre apontem na direção do vento para maximizar a eficiência. Se o vento estiver muito forte (acima de 90 km/h), elas podem até mesmo frear as pás para evitar danos.
Partes de um aerogerador
Um aerogerador é uma estrutura complexa de engenharia com milhares de pequenos componentes, formando inúmeras peças que, por sua vez, compõem os vários elementos essenciais para seu funcionamento.
Para se ter uma ideia geral, uma turbina eólica pode ser dividida em cinco partes básicas, algumas das quais já mencionamos: base, torre, nacele e rotor.
Instalação de aerogeradores
Onde é mais eficiente instalar um aerogerador?
Reciclagem de pás de aerogeradores
A maioria dos componentes dos aerogeradores é reciclável.
Fundações dos aerogeradores
Como os aerogeradores se sustentam no mar?
Repotenciação de parques eólicos
Uma das opções no final da vida útil de um parque eólico é a repotenciação.
Tipos de aerogeradores
Os aerogeradores podem ser divididos de duas maneiras diferentes. Primeiro, de acordo com a orientação do seu eixo de rotação: aerogeradores de eixo horizontal e de eixo vertical. Segundo, de acordo com sua localização: aerogeradores onshore (terrestre) ou offshore (marinho). Todas as opções têm suas próprias características, vantagens e desvantagens.
Aerogeradores horizontais
Os aerogeradores de eixo horizontal (HAWT, em sua sigla em inglês) são os mais comuns, uma vez que são altamente eficientes. Contam com três ou mais pás presas a um eixo de rotação paralelo ao solo, fazendo com que as pás girem em um plano perpendicular à superfície. Melhoram seu desempenho em locais com ventos constantes e fortes, razão pela qual costumam ter uma torre alta. São ideais para grandes parques eólicos e instalações no mar.
Aerogeradores verticais
O eixo de rotação dos aerogeradores de eixo vertical (VAWT, em sua sigla em inglês) é perpendicular ao solo, o que significa que as pás giram em um plano paralelo à superfície. Como não precisam ser reorientadas de acordo com a direção do vento, são mais versáteis, além de serem mais fáceis de manter e de integrar em ambientes urbanos devido ao seu tamanho reduzido e a menor necessidade de altura. No entanto, eles são menos eficientes e geralmente são usados em casos menores.
Aerogeradores 'onshore'
Os aerogeradores que estão instalados em uma superfície terrestre são os mais comuns, e são usados para aproveitar a energia eólica onshore. Existe uma enorme variedade de modelos, que podem ser adaptados às condições específicas de cada local e ser de diferentes tamanhos e potências.
Atualmente, os aerogeradores onshore podem variar de miniturbinas ou microturbinas eólicas até atingir alturas de mais de 150 metros e diâmetros de rotor de 145 metros.
Aerogeradores 'offshore'
Para a produção de energia eólica offshore, existem, por um lado, os aerogeradores que são ancoradas no fundo do mar por meio de diferentes tipos de fundações fixas, projetadas para ficarem submersas a uma profundidade de aproximadamente 60 metros. Essas turbinas eólicas podem ter um diâmetro de rotor de até 220 metros, além de uma maior potência de acordo com o tamanho.
Por outro lado, para a exploração da energia eólica em águas mais profundas, onde o vento é mais forte e há menos obstáculos, utiliza-se a energia eólica offshore flutuante, em que as turbinas – com mais de 120 metros de altura – são colocadas em plataformas flutuantes ancoradas no fundo do mar por cabos submarinos.