A tecnologia agregada aos aerogeradores acumulou décadas de pesquisa e desenvolvimento até chegar ao atual estado da arte. A maior parte desse esforço se concentrou em avançar o desempenho das turbinas eólicas de eixo horizontal (TEEH), destinadas à geração de energia em grande escala.
As TEEHs, aliás, são mais familiares ao público em geral. Até por conta do porte gigantesco e da grande visibilidade que vem ganhando, graças ao processo global de transição energética, movimento que busca promover a substituição gradativa de combustíveis fósseis por energia renovável.
Mas, a indústria também produz turbinas eólicas de eixo vertical (TEEV). São máquinas de formatos diferenciados e dimensões mais compactas. Uma delas, inclusive, indicada para a produção de energia em cidades verticalizadas, onde o espaço urbano é escasso e caro.
Sob medida
Os projetos das TEEHs, vale destacar, variam de acordo com os tipos de ventos dominantes nos locais onde serão instaladas. Justamente para que possam oferecer o melhor desempenho possível. Esse rendimento é medido pelo fator de potência que são capazes de alcançar. Para se ter uma ideia, no Brasil, segundo dados do Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) parques locais já chegaram a registrar fator de potência de 45,77%, indicador considerado de alta qualidade.
As máquinas são classificadas nas categorias I, II, III e “S”, de acordo com a velocidade de referência do vento para as quais foram desenvolvidas. As faixas vão de 37,5 metros por segundo (m/s) a 50 m/s, sendo este último indicador limitado ao patamar máximo de 70 m/s. Além disso, existem máquinas do tipo upwind, apropriadas para operar com ventos frontais, e downwind, para ventos de retaguarda
Coração e cérebro
Especificamente nas TEEHs, cujas capacidades de geração vem evoluindo ao longo do tempo, alcançando níveis de potência surpreendentes – até quase 20 Megawatts (MW) -, a componente principal é a nacele, palavra derivada do francês e usada originalmente na indústria aeronáutica para designar o suporte do motor em aviões.
Em energia eólica, a nacele é o coração e cérebro do sistema de produção de eletricidade. É uma cabine, quase hermética, com formato que se assemelha a um ônibus. As proporções variam de acordo com a potência da máquina. No seu interior ficam abrigados todos os equipamentos mecânicos, eletrônicos e elétricos necessários ao funcionamento da turbina.
Desconstruindo para entender
Uma das principais partes agregadas à nacele é o eixo central. Conectado a ele fica uma peça em formato de cone, denominada “hub”, onde as pás são fixadas. A extremidade do “hub” é protegida por uma capa aerodinâmica conhecida como “spinner”.
O conjunto todo no interior da nacele, entre outros componentes, inclui gerador elétrico, freios, sistema hidráulico, controladores, motores e, a depender do modelo do aerogerador, há também uma caixa multiplicadora. Do lado de fora opera um anemômetro, aparelho usado para medir velocidade e direção dos ventos.
As turbinas sem caixa multiplicadora funcionam com eixo central conectado diretamente ao gerador elétrico, operando em velocidades baixas. Já nos modelos que possuem caixa multiplicadora, o eixo fica conectado diretamente a esse equipamento que, por sua vez, aciona o gerador em velocidade mais alta. Há, portanto, aerogeradores que trabalham com velocidade fixa e modelos que atuam em velocidades variáveis.
Diferentes até nos nomes
Os modelos de TEEV mais amplamente utilizados são os de rotor Savonius e Darrieus, que levam justamente os sobrenomes dos seus respectivos inventores: o arquiteto finlandês Sigurd Johannes Savonius e o engenheiro francês Georges Jean Marie Darrieus.
Tanto um quanto o outro se caracterizam por funcionar perpendicularmente à direção do vento. São equipamentos mais simples e de custo menor, que trabalham sem precisar de um sistema de orientação. Os rotores giram em torno do próprio eixo, sem movimentação lateral, acionadas por ventos de qualquer direção.
As TEEV Savonius são movidas por força de arrasto, enquanto no modelo Darrieus a força atuante é a de sustentação. A primeira é considerada de eficiência mais baixa, e não indicada à produção de energia. Diferentemente da segunda, cuja rotação é mais alta e, portanto, de rendimento adequado para geração de eletricidade, podendo ser fabricada em dimensões bem maiores.
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