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.
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.