Energia Eólica - Teoria Básica
Para compreender a energia eólica, subscrevemos a teoria da conservação da massa e conservação da energia. Presume-se que um duto mostrado abaixo representa o vento que entra e sai das pás da turbina.
A velocidade V a é considerada a média de V 1 e V 2 . A energia cinética na boca do tubo é fornecida por -
KE = 1/2 mV 2
KE de energia alterada = 1/2 mV 1 2 - 1/2 mV 2 2
1/2 m (V 1 2 - V 2 2 )
Uma vez que m = pAV a então mudança de KE, Pk = 1/2 pAV a (V 1 2 - V 2 2 )
Em uma simplificação adicional, a energia eólica estimada é dada como -
KE, pk = 0,5925 * 1 / 2pAV 1 3
Teoria do elemento de lâmina
A teoria do elemento da lâmina assume que o fluxo em uma determinada parte da lâmina de uma turbina eólica não afeta as partes adjacentes. Esta subdivisão na lâmina é chamada de anel. O momento é calculado para cadaannulus. Todos os valores resultantes são então somados para representar a pá e, portanto, toda a hélice.
Em cada anel, uma velocidade igualmente distribuída é assumida como induzida.
Correspondência Dinâmica
O modelo de influxo dinâmico foi incorporado para melhorar as estimativas pela teoria do Elemento Blade e Momentum. A dinâmica básica no conceito de teoria de fluxo ajuda a estimar o efeito da turbulência da lâmina. A área varrida recebe um estado dinâmico para ajudar a derivar a velocidade média estimada.
A teoria BEM fornece estimativas apenas com vento constante, mas é óbvio que turbulências devem ocorrer. No entanto, isso é explicado pelo modelo de influxo dinâmico básico para fornecer uma estimativa mais realista.
A energia eólica produzida, especialmente no tipo de eixo horizontal, é conhecida por ser o produto da velocidade de ponta, o número total de pás usadas e a razão de sustentação / arrasto do lado com um aerofólio. O reajuste para um novo estado estacionário de equilíbrio é bem explicado peloDynamic Inflow Method (DIM).
Método de fluxo dinâmico
O DIM também é conhecido como teoria da esteira dinâmica e é baseado no fluxo induzido, que normalmente não é estável. Ele calcula o influxo vertical ao rotor levando em consideração seu efeito no fluxo dinâmico.
Isso simplesmente leva em consideração o efeito esteira ou simplesmente a velocidade do ar alinhada verticalmente com os rotores causada pelo giro das pás. No entanto, assume que a velocidade tangencial é constante. Isso é conhecido comoWake effect e seu arrasto diminui a eficiência de uma turbina eólica.
Geração da eletricidade
A energia cinética do vento é convertida em eletricidade por turbinas eólicas. Eles usam o conceito antigo usado em moinhos de vento, embora com tecnologia inerente, como sensores, para detectar a direção do vento. Algumas turbinas eólicas possuem sistema de freios para parar em caso de ventos fortes para proteger o rotor e as pás de danos.
Existem engrenagens conectadas ao eixo do rotor para acelerar as pás a uma velocidade adequada para o gerador. Dentro do gerador, ocorre a indução eletromagnética (o método básico de conversão de energia mecânica em eletricidade). O eixo gira um ímã cilíndrico contra uma bobina de fio elétrico.
Toda a eletricidade das turbinas em uma estação de energia eólica é assimilada a um sistema de grade e convertida em alta tensão. Esta é na verdade a técnica convencional de transmissão de eletricidade no sistema de rede.
Lâminas com pontas de superfície grandes são necessárias, embora isso deva ser determinado pelo ruído que resulta das lâminas largas. Um parque eólico pode ter até 100 geradores, o que resultará em mais ruído.