Como funcionam as turbinas eólicas?

Desde que os agricultores de todo o país começaram a usar turbinas eólicas para bombear água em 1800, os americanos compreenderam os benefícios da energia eólica. As crises de energia da década de 1970 sublinharam a importância da energia eólica como uma fonte de energia barata, limpa e renovável, e a Lei de Política Energética de 1992 tomou medidas para impulsionar seu desenvolvimento. As turbinas eólicas não são difíceis de entender e estão se tornando cada vez mais eficientes, potentes e onipresentes.

Gerando Eletricidade por Indução

O princípio por trás da geração de energia em uma turbina eólica é basicamente o mesmo por trás de hidrelétricas, combustíveis fósseis e até mesmo energia nuclear. O coração da turbina é uma bobina de indução magnética que gera corrente alternada à medida que um rotor magnetizado gira ao redor ou dentro de um estator estacionário. No caso de uma turbina eólica, é o vento que fornece a energia para girar o rotor. A eletricidade que o gerador produz viaja ao longo das linhas de transmissão para ser usada diretamente pelo proprietário da turbina ou para entrar na rede para distribuição aos clientes da concessionária.

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Componentes de uma turbina

O corpo principal de uma turbina eólica é o nacela, que abriga o gerador bem como uma série de engrenagens de acionamento. O lâminas estão ligados ao eixo, e a nacela fica em cima de um torre que seja o mais alto possível para permitir que as pás capturem o máximo de vento. A nacela também abriga um controlador que recebe dados de um anemômetro, que mede a velocidade do vento, e um cata-vento, que mede a direção do vento. O controlador pode iniciar e parar a turbina, bem como fazer ajustes para compensar a velocidade do vento. A nacele também abriga um mecânico freio que bloqueia as lâminas e um arremesso que ajusta o ângulo da lâmina para minimizar a elevação em ventos fortes.

A função das engrenagens

Quando o vento sopra, o controlador orienta a nacela para enfrentá-lo e as lâminas de formato especial começam a girar lentamente. É difícil acreditar observando do solo que uma rotação tão lenta - aproximadamente 20 rpm em unidades industriais - pode produzir eletricidade, mas as engrenagens dentro da nacela aumentam a rotação velocidade do eixo do rotor do gerador entre 1.200 e 1.800 rpm, o que é suficiente para gerar eletricidade. Não é importante que as lâminas girem rapidamente - na verdade, elas representam um perigo para os pássaros e pessoas no solo se girarem muito rápido. As lâminas são perfeitamente balanceadas para gerar energia mesmo em ventos fracos, e o pitch drive e o controlador as reduzem quando o vento está forte.

Projetos em evolução

Turbinas eólicas residenciais menores frequentemente incorporam eixo vertical sistemas de pás - convertem energia eólica em eletricidade pelo mesmo princípio das turbinas de eixo horizontal, e podem ser pequenos o suficiente para serem montados no telhado de uma casa. O refinamento do design da pá para melhor captar o vento é um importante desenvolvimento em andamento para turbinas de eixo horizontal industriais e residenciais. Além disso, os fabricantes estão produzindo pás mais longas e torres mais altas para que as turbinas possam aproveitar ventos mais rápidos em altitudes mais elevadas. A maioria das turbinas agora inclui amortecedores de vibração para reduzir o ruído e controles ativos de inclinação para garantir que as turbinas possam continuar a girar com segurança e gerar eletricidade mesmo com ventos fortes.

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