No ar, as partículas estão em formações semelhantes a gases em vez de líquidas. Quando o vento se move, eles estão em movimento. Isso significa que, quando capturada por uma turbina eólica, a energia cinética pode ser transformada em eletricidade. A energia eólica que vem do sol depende de quão quente está o ar ao redor da terra. Quando a temperatura aumenta rapidamente, as partículas que se movem mais rápido no ar exercem mais pressão do que as que se movem mais lentamente. Como resultado, o ar ao redor da terra sobe repentinamente. Se você colocar uma pá de rotor no caminho do vento, a pá vai empurrá-la, criando um pouco da própria energia do vento. No Egito, os primeiros barcos a usar a energia eólica eram feitos de velas. Na antiga Pérsia e na Babilônia, os primeiros moinhos de vento foram construídos com vigas de madeira e um eixo giratório, relata Marcos Antonio Grecco. O desenvolvimento de tecnologias e aplicações de energia eólica começou na década de 1930, quando centenas de milhares de moinhos de vento forneciam energia elétrica às áreas rurais. Depois que a escassez de petróleo diminuiu, o uso da energia eólica foi retomado na década de 1970. As pás do rotor são basicamente as velas de um sistema eólico. Eles agem como barreiras ao vento, que então carrega parte da energia do sistema por meio de seu movimento.
O eixo de um dispositivo movido a energia eólica é conectado ao centro de seu rotor. Quando o vento atinge o eixo, ele gira a outra extremidade. Um gerador simples é composto por um eixo e um ímã. O principal componente do gerador é uma bobina de fio que é conectada ao eixo. Este fio é normalmente um condutor. Quando o rotor gira, o conjunto magnético gera voltagem na bobina de fio. Isso produz corrente que flui pelas linhas de força, de acordo com Marcos Antonio Grecco. Neste episódio, veremos como a tecnologia evoluiu em áreas rurais e parques eólicos. As turbinas eólicas modernas são geralmente caracterizadas por dois projetos principais: eixo horizontal e eixo vertical. Para a maioria das pessoas, esse é o caso da turbina Darrieus. Um VAWT é um tipo de turbina que possui um eixo montado em um eixo vertical. Ele foi projetado para ser alinhado com o vento, para que possa começar a se mover de forma independente quando sua direção mudar. No entanto, ele usa um sistema de suporte para manter o rotor elevado e o sistema elétrico funcionando perfeitamente. VAWTs são freqüentemente usados para parques eólicos de pequena escala e para bombeamento de água rural. Embora possam ser usados para fins comerciais, turbinas eólicas de eixo horizontal geralmente não são usadas para VAWTs. O eixo de um HAWT é montado verticalmente, paralelo ao solo. Ele usa um mecanismo de ajuste de guinada para manter seu alinhamento com o vento. Este sistema funciona movendo todo o rotor em pequenos incrementos para capturar a maior parte da energia eólica. a nacela é um componente de um gerador que usa energia rotacional de um eixo para gerar eletricidade. Ele controla o mecanismo de guinada e a velocidade do rotor. Desde o início, o processo de conversão de energia eólica em eletricidade parece ser bastante simples. As turbinas eólicas modernas usam um design mais aerodinâmico para capturar a energia que consomem. Esse recurso de design, conhecido como sustentação e arrasto, é obtido aproveitando-se o fluxo perpendicular do vento. As pás da turbina geralmente têm o formato de asas de avião. Eles têm um design aerofólio e a superfície de suas lâminas tem um formato arredondado. Quando o vento atinge o topo da lâmina, ela se move mais rápido para chegar ao final do eixo a tempo de encontrar a direção do vento. A superfície curva da linha de popa de um barco é sugada pelo aumento da pressão do ar na atmosfera. Essa pressão do ar empurra a lâmina do barco para baixo, nos explica Marcos Antonio Grecco. Uma alta taxa de levantamento-arrasto é necessária para criar uma lâmina de turbina eficiente. Este componente é usado para dar às pás um ângulo ideal para o arrasto aerodinâmico. Além da aerodinâmica, outra consideração que entra no projeto de uma turbina eólica é o seu tamanho. Em termos de capacidade de captação de energia, quanto maior o diâmetro do rotor, mais energia ele pode captar do vento. Em áreas de baixa velocidade do vento, um rotor de pequeno diâmetro pode fornecer mais energia do que um maior, o que pode tornar a turbina mais eficiente em termos de energia. Isso porque, nessas condições, a potência eólica necessária para gerar a energia pode ser reduzida. Quanto maior a altitude da turbina eólica, mais energia ela pode capturar do vento. Isso ocorre porque as torres mais altas podem reduzir o atrito e a velocidade do vento à medida que se movem. Saber a velocidade do vento e a classificação de potência da turbina pode ajudá-lo a calcular a quantidade de energia que uma turbina pode gerar. Quando a velocidade do vento atinge velocidades de mais de 72 quilômetros por hora, muitas turbinas grandes podem desligar automaticamente. Alguns sistemas de segurança usam um sensor de vibração simples para acionar o desligamento. Basicamente, um sistema de segurança que é ativado pela velocidade do vento é chamado de abraking. Ele usa um sistema de controle de potência para pisar no freio quando a velocidade do vento fica muito alta. O controlador controla o passo da turbina. Quando a velocidade do vento fica muito alta, ele reduz automaticamente a potência e faz com que as lâminas alterem sua inclinação. Esses componentes são montados no rotor em um ângulo e são projetados para evitar que as lâminas apliquem os freios uma vez que o vento acelera. Eles são angulados de forma que a turbulência do lado do rotor contra o vento pode causar o travamento das pás, de acordo com Marcos Antonio Grecco. Um sistema de controle de estol ativo usa uma lâmina que pode ser cortada para ler a saída de energia. Em vez de ser lançado fora do alinhamento com o vento, ele usa sua inclinação para gerar o estol. Em 2016, cerca de 50.000 turbinas eólicas produziram globalmente um total de 50 bilhões de quilowatts-hora de eletricidade.
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March 2022
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