trabalho energia eolica

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ENERGIA EÓLICA 
A quantidade de energia gerada depende:
Da Velocidade do vento: 
Ventos com baixa velocidade não têm energia suficiente para acionar as máquinas eólicas, a qual normalmente varia entre 2,5m/s e 4,0m/s. 
Com o aumento da velocidade do vento, a potência no eixo da máquina aumenta até atingir a potência nominal do aero gerador, qual varia entre 9,5m/s e 15,0m/s .
É valido obter dados de um instituto meteorológico que tenha as velocidades médias anuais do vento de todas as estações meteorológicas, ou coletar dados nos aeroportos.
	Velocidade média anual
10 m acima do nível do solo	Possibilidades de uso para a energia eólica
	Abaixo de 3 m/s	Usualmente não viável, a menos em
ocasiões especiais
	3-4 m/s	Pode ser uma opção para bombas eólicas,
improvável para geradores eólicos
	4-5 m/s	Bombas eólicas podem ser competidas com bombas à Diesel. Pode ser viável para geradores eólicos isolados
	Mais que 5 m/s	Viável tanto para bombas eólicas quanto para geradores eólicos isolados.
	Mais que 7 m/s	Viável para bombas eólicas, geradores eólicos isolados e conectados à rede.
A quantidade de energia gerada depende:
Do diâmetro do rotor:
Para estimar com confiabilidade a energia produzida por uma máquina eólica é necessário:
 conhecer as características da máquina
(curva potência x velocidade do vento)
 a distribuição estatística da 
velocidade do vento no local 
onde ela será instalada. 
A turbina eólica é composta pelos seguintes subconjuntos:
Torre - é o elemento que sustenta o rotor e a nacele na altura adequada ao funcionamento da turbina eólica. Podem ser de aço (em treliças ou tubulares), ou tubulares de concreto. Deve ser levado em consideração:
Forças horizontais 
Forças torcionais 
Esforços verticais
Rotor - No rotor são fixadas as pás da turbina. Todo o conjunto é conectado a um eixo que transmite a rotação das pás para o gerador, muitas vezes, através de uma caixa multiplicadora. Existem 2 tipos:
Eixo horizontal :são mais comuns, são movidos pelas forças de "lift“ (forças de sustentação) e devem possuir mecanismos capazes de permitir que o disco varrido pelas pás esteja sempre em posição perpendicular ao vento.
Desvantagem: tem necessidade de medir constantemente a velocidade do vento .
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Existem duas categorias de aero geradores de eixo horizontal:
Frontais(“upwind”): o vento sopra pela 
parte frontal. As pás são rígidas e o rotor é 
orientado segundo a direção do vento através de 
um dispositivo motor.
 
 •  Retaguarda(“downwind”): 
 o vento sopra pela retaguarda 
 das pás. O rotor é flexível e auto
 orientável.
eixo vertical: Podem ser movidos por forças de sustentação ("lift ) e por forças de "drag“ (forças de arrasto), captam a energia, sem a necessidade de alterar a posição do rotor com a mudança na direção dos ventos. 
Aero gerador – é um gerador elétrico integrado ao eixo de um cata-vento e que faz a conversão de energia. Trabalham com rotações bem mais altas do que a transmissão ( comum entre 1200 e 1800 rpm). 
As principais opções que existem são: 
Geradores síncronos: Não há limitação de potência para sua fabricação, pode ser ligada diretamente à rede, alta eficiência, permitem melhor controle do fator de potência da carga. 
Geradores assíncronos ( de indução )
Geradores de comutador de corrente alternada. 
Nacele - é o compartimento instalado no alto da torre e que abriga todo o mecanismo do gerador, o qual pode incluir: caixa multiplicadora, freios, embreagem, mancais, controle eletrônico, sistema hidráulico.
Caixa de multiplicação (transmissão)– é o mecanismo que transmite a energia mecânica do eixo do rotor ao eixo do gerador, quando o gerador estiver trabalhando com rotação mais alta.
A velocidade angular de rotores varia na faixa de 15 a 220 rpm. Velocidade na ponta da pá (tangencial)operam na ordem de 50 a 110m/s.
 
A multiplicação por engrenagens
Multiplicação por correias ou correntes
Pás do rotor – Captam o vento e convertem sua potência ao centro do rotor. As pás podem ter as mais variadas formas:
De eixo horizontal: Tripás, bipás, monopás, quadripás e multipás.
 De eixo vertical : Darrieus e Savonius 
As pás são rígidas de madeira, alumínio, aço, fibra de vidro, fibra de carbono e Kevlar
Mecanismos de controle – controla as turbinas eólicas para fornecerem potência nominal de acordo com a velocidade do vento.
Anemômetro - Mede a intensidade e a velocidade dos ventos, normalmente, de 10 em 10 minutos.
Biruta (sensor de direção) – São elas que captam a direção do vento, pois ele deve estar perpendicular à torre para se obter um maior rendimento.
Os equipamentos que compõem um sistema eólico são:
Turbina eólica – transfora energia cinética em mecânica.
Turbinas grandes acima de 100 quilowatts são as mais rentáveis e são agrupadas em parques eólicos, que fornecem grandes quantidades de energia para a rede elétrica.
Turbinas pequenas e simples, abaixo de 100 quilowatts, são usadas para residências, antenas de telecomunicações ou de bombeamento de água.
Banco de baterias - funciona como elemento armazenador de energia elétrica para uso durante os períodos de calmaria, quando não há disponibilidade de vento.
Controlador de carga – dispositivo eletrônico que protege as baterias contra sobrecarga ou descarga excessiva;
Inversor – converte a energia elétrica de corrente contínua (CC) para corrente alternada (CA), de forma a permitir a utilização de eletrodomésticos convencionais. 
Turbina eólica 
Controlador de bomba – condiciona a energia gerada pela turbina de forma a ser utilizada de forma eficiente pelo conjunto motor elétrico / bomba d’água.
Conjunto motor/bomba – pode ser de diversos tipos e utilizar motores elétricos CC ou CA (depende do fabricante);
Sistema hidráulico – reservatório e registros.
Os equipamentos do sistema eólico para bombeamento de agua são:
Os sistemas de eólicos possui três aplicações :
Sistemas interligados à rede elétrica: inserem a energia produzida por eles mesmos na rede elétrica pública. Neste caso, a maioria dos aero geradores são os de alta tensão. Não possuem mecanismo de armazenamento de energia.
Constituem sistemas de grande porte, e geralmente a conexão é feita por meio dos seguintes dispositivos:
Conversor – converte a energia gerada pela turbina, CA de tensão e frequência variável, para níveis adequados à injeção na rede.
Transformador – equipamento elétrico que aumenta o nível de tensão gerado pelo conversor para a tensão da rede.
E são interligados à 
rede de distribuição
 de duas formas: 
Diretamente
Indiretamente 
Sistemas isolados ou independentes – armazenam a energia do aero gerador em baterias estacionárias, que permitem consumir energia quando não ventar, evitando que falte energia elétrica quando ele parar. 
Porém, para se consumir a energia é necessário alterar a corrente elétrica. Para isso é usado um inversor senoidal que transforma a corrente contínua em corrente alternada. 
Sistemas de apoio (híbridos) – sistemas que uma turbina eólica opera em paralelo com uma fonte de energia firme, produzem energia elétrica em simultâneo com outra fonte eletro produtora.
Esta fonte poderá ser de origem fotovoltaica, de geradores elétricos de diesel/biodiesel, etc. 
Parques eólicos 
Parques eólicos ou usinas eólicas, é um lugar onde se concentra vários geradores juntos, e eles são necessários para que a produção de energia elétrica torne-se rentável. 
Para a construção desses parques é necessário a realização do EIA/RIMA (Estudo e Relatório de Impacto Ambiental), pois a sua má localização pode causar impactos negativos.
Parques eólicos offshore são situados a certa distância da costa mas não podem se distanciar muito, pois quanto maior for a distância mais caro fica o transporte da eletricidade até à terra.
No mar, tem menosturbulência do vento devido à ausência de barreiras. Assim, as turbinas não sofrem um desgaste exorbitante, tendo um aumento em sua vida útil. 
Vantagens:
Não ter limitações em termos de utilização do solo e dos diversos impactos visuais 
Não há problemas com impactos sonoros(ruídos)
As turbinas não necessitam de grandes alturas (comparando-as com o solo terrestre).
Desvantagens:
Dificuldade de colocação de torres dada a enorme pressão exercida pelos ventos nas pás, e por causa da sua estabilidade, resistência às correntes e à erosão.
Dificuldade nas fundações( assentar um pilar no fundo rochoso). 
As gôndolas dos aero geradores de 2,5 a 5 MW são muito grandes, e devem ter isolamentos muito especiais para evitar uma entrada excessiva de salpicos nos geradores ou caixas de velocidades e aparelhagem elétrica.
Estudo de viabilidade
Investigação local – visita o local escolhido, com objetivo de determinar as características gerais e específicas do local e da região.
As áreas urbanas, por exemplo, não são consideradas viáveis, pois são locais que apresentam rugosidade bastante elevada.
Avaliação do recurso eólico – consiste na instalação de uma ou mais torres no local para coleta e análise dos dados eólicos, recomenda-se no mínimo um ano de medições. 
Dimensionamento preliminar – determina a capacidade do parque, dimensionamento dos equipamentos e quantidade de material para a construção. 
Avaliação ambiental – determina a existência de impacto ambiental que possa impedir a realização do projeto. 
Quanto aos níveis de ruído, os requisitos ambientais estão em torno de 45 decibéis-dB mesmo quando instaladas a distâncias de 300m de áreas residenciais(segundo AWEA - Associação Americana de Energia Eólica). 
Estimativa detalhada de custos – dimensionamento preliminar e outras investigações levadas durante o estudo de viabilidade.
Preparação de relatório – descreve o estudo de viabilidade, descobertas e recomendações.
Gestão do projeto – abrange os custos estimados para a gestão de todas as fases do estudo de viabilidade, incluindo o tempo necessário para consultas aos investidores.
Viagem e acomodação – abrange todos os custos relacionados a viagens necessários para o estudo de viabilidade por parte da equipe responsável.
Manutenção
Os sistemas eólicos são bastante duráveis e precisam de pouca manutenção. A vida útil das turbinas eólicas é estimada em 15 anos. 
Os dispositivos eletrônicos (inversor, controlador de carga) têm vida útil superior a 10 anos. Já as baterias (o ponto crítico do sistema) têm vida útil de 4 a 5 anos. 
As turbinas mais modernas são projetadas para funcionar por 130 mil horas de operação, o que resulta em media uma vida útil em torno de vinte anos. 
Para máquinas novas, estima-se um custo anual entre 1,5 a 2% do investimento, enquanto as turbinas com mais idade apresentam um custo em torno de 3% ao ano do investimento.