O que são turbinas eólicas e como funcionam?

Tomaz Filho

As turbinas eólicas são máquinas rotativas que podem ser usadas diretamente para moer ou gerar eletricidade a partir da energia cinética do vento. Fornecem energia limpa e renovável tanto em residências, comunidades, empresas e fábricas

Ou seja, é a evolução dos clássicos moinhos de vento que são vistos nas áreas rurais. O objetivo é reduzir a dependência de combustíveis fósseis para criar energia limpa. 

As turbinas operam por meio da energia cinética do vento, que empurra as pás da turbina e gira um motor que converte essa força em energia elétrica para uso do consumidor.

Origem

Historicamente, as turbinas eólicas eram usadas para navegação, irrigação e moagem de grãos. No começo do século 20 começaram a ser utilizadas para geração de energia. 

Hoje, grandes turbinas eólicas podem ser vistas nas áreas rurais ou perto da costa marítima, onde a velocidade do vento é geralmente ao longo do dia. Um dispositivo ajuda a avaliar os recursos e estimar a velocidade do vento.

Tipos de turbinas eólicas

Existem dois tipos principais de turbinas eólicas que podem ser vistos em design e implementação na indústria de energia eólica hoje. O primeiro e mais comum tipo é a turbina eólica de eixo horizontal que se baseia em um eixo horizontal que corre perpendicularmente às pás que giram verticalmente. Esses sistemas são comuns em grandes parques eólicos, bem como em operações individuais.

O segundo tipo menos comum na indústria de energia eólica é a turbina eólica de eixo vertical. Como se pode inferir, a turbina de eixo vertical possui um eixo vertical no qual as pás ou rotor são conectadas e giram horizontalmente. Existem muitas variações da turbina eólica de eixo vertical, mas o principal benefício é que a manutenção é mais fácil, porque a caixa de engrenagens e o gerador são acessíveis.

Componentes da turbina eólica

Os sistemas de turbinas eólicas são compostos de muitos equipamentos diferentes, todos com o propósito de fornecer eletricidade para onde se destina. Conheça alguns:

Rotor

É feito de lâminas que são conectadas a uma peça central. As lâminas são moldadas para girar enquanto o vento as empurra.

Pitch Drive

Peça usada para girar as lâminas e acomodar o vento em alta velocidade.

Nacela 

É um elemento que fica acoplado ao rotor. Protege diversos outros componentes necessários ao funcionamento da turbina eólica.

Freio 

Peça necessária para desacelerar o rotor.

Eixo de baixa velocidade

Elemento que se conecta ao rotor e gira em uma proporção de 1: 1.

Eixo de alta velocidade

Conecta-se à caixa de engrenagens e ao gerador e gira em uma velocidade mais alta do que o rotor ou eixo de baixa velocidade.

Gerador

Mecanismo real que converte a energia cinética rotacional em eletricidade.

Cata-vento

Detecta a direção do vento e ajusta o rotor e a nacela para compensar.

Yaw Drive

Mantém o rotor e, portanto, as turbinas voltadas para o vento.

Torre

Eleva os componentes mencionados a uma altitude que otimiza a exposição ao vento.

Como as turbinas eólicas funcionam?

Basicamente, existem dois tipos de geradores eólicos: os de eixo vertical e os de eixo horizontal. Eles podem ser usados ​​para gerar eletricidade tanto na terra como no mar.  

As turbinas são combinadas para formar clusters chamados “parques eólicos”, usados ​​por grandes empresas para consumo de energia. Além de gerar eletricidade, eles são úteis para moer grãos, bombear água e carregar baterias.

Não importa o tipo de sistema de turbina eólica: todos funcionam com base no mesmo princípio que permite o gerador produzir eletricidade. Esse princípio é que se os ímãs são girados em torno de uma bobina de fio, ou uma bobina de fio gira dentro de um campo magnético, a eletricidade é produzida com rapidez suficiente.

A engenhoca total de ímãs e condutores compõe o gerador. Usar o vento para girar as lâminas cria a força necessária para girar os ímãs ou a bobina do condutor que, por sua vez, cria eletricidade. 

Passo a passo para a produção de energia eólica

1. A torre é construída para colocar o sistema de turbina eólica na altitude correta, onde o vento viaja a uma taxa mais alta e constante.

2. As pás do rotor são expostas ao vento, que as força a começar a girar.

3. Conforme o rotor gira, o eixo de baixa velocidade, que está conectado a uma caixa de engrenagens, gira na mesma taxa.

4. A caixa de engrenagens pega esta velocidade de rotação lenta e através da engrenagem correta a transforma em uma velocidade de rotação mais rápida.

5. O eixo de alta velocidade, que está na extremidade de saída da caixa de engrenagens e conectado a um gerador, gira a uma taxa de velocidade mais alta.

6. O gerador gira a esta alta taxa de velocidade que gira ímãs em torno de uma bobina de fio de metal e gera eletricidade.

7. A eletricidade viaja do gerador através de fios para as aplicações necessárias, sejam aparelhos diretos ou bateria.

Gostou de saber o que são e como funcionam as turbinas eólicas? Se quiser tirar dúvidas de como iniciar um projeto na sua região, entre em contato pelo WhatsApp.

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