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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Energia eólica. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa As turbinas eólicas (WPPs) atingiram agora o nível de maturidade comercial e em locais com velocidades de vento favoráveis podem competir com as fontes tradicionais de eletricidade. Dos diversos dispositivos que convertem a energia eólica em trabalho mecânico, na grande maioria dos casos são utilizadas máquinas de pás com eixo horizontal instaladas na direção do vento. Dispositivos com eixo vertical são muito menos usados. A energia cinética transferida por um fluxo de vento por unidade de tempo através de uma área de 1 m2 (potência específica do fluxo) é proporcional ao cubo da velocidade do vento. Portanto, a instalação de aerogeradores é aconselhável apenas em locais onde as velocidades médias anuais do vento sejam bastante elevadas. Uma roda eólica colocada em um fluxo de ar livre pode, na melhor das hipóteses, converter em potência em seu eixo 16/27 = 0,59 (critério Betz) a potência do fluxo de ar que passa pela área da seção transversal varrida pela roda eólica. Este coeficiente pode ser chamado de eficiência teórica de uma roda eólica ideal. Na realidade, a eficiência é menor e chega a cerca de 0,45 para as melhores rodas eólicas. Isto significa, por exemplo, que uma roda eólica com um comprimento de pá de 10 m a uma velocidade de vento de 10 m/s pode ter uma potência de eixo de 85 kW, no máximo. As instalações conectadas à rede mais difundidas atualmente são usinas eólicas (WPPs) com potência unitária de 100 a 500 kW. O custo específico de uma turbina eólica de 500 kW hoje é de cerca de US$ 1200/kW e tende a diminuir. Junto com isso, turbinas eólicas estão sendo criadas com uma capacidade unitária significativamente maior. Em 1978, a primeira turbina eólica experimental da classe megawatt com capacidade projetada de 2 MW foi criada nos EUA. Depois disso, em 1979-1982. nos EUA, foram construídas e testadas 5 turbinas eólicas com capacidade unitária de 2,5 MW. A maior turbina eólica da época (Grovian) com capacidade de 3 MW foi construída na Alemanha em 1984, mas, infelizmente, funcionou apenas algumas centenas de horas. As turbinas eólicas WTS-3 e WTS-4, construídas um pouco mais tarde na Suécia, com capacidade de 5 e 4 MW, respectivamente, foram instaladas na Suécia e nos EUA e operaram as primeiras 20 e as segundas 10 mil horas. No Canadá, estão em andamento trabalhos para criar grandes turbinas eólicas com eixo vertical (rotor Darrieus). Uma dessas instalações com capacidade de 4 MW foi testada desde 1987. No total, para 1987-1993. cerca de 25 turbinas eólicas da classe megawatt foram construídas no mundo. A velocidade do vento calculada para grandes turbinas eólicas é geralmente considerada no nível de 11-15 m/s. Em geral, via de regra, quanto maior a potência da unidade, maior será a velocidade do vento para a qual ela foi calculada. Porém, devido à variabilidade da velocidade do vento, na maioria das vezes, a turbina eólica produz menos energia. Acredita-se que se a velocidade média anual do vento em um determinado local for de pelo menos 5-7 m/s, e o número equivalente de horas por ano em que a energia nominal é gerada for de pelo menos 2000, então tal local é favorável para instalar uma grande turbina eólica e até um parque eólico. Instalações autônomas da classe quilowatt, projetadas para atender consumidores relativamente pequenos, também podem ser utilizadas em áreas com velocidades médias anuais de vento mais baixas. Hoje, em alguns países industrializados, a capacidade instalada de aerogeradores atinge valores significativos. Assim, mais de 1,5 milhões de kW de turbinas eólicas foram instaladas nos EUA: na Dinamarca, as turbinas eólicas produzem cerca de 3% da energia consumida pelo país; a capacidade instalada de turbinas eólicas é grande na Suécia, Holanda, Grã-Bretanha e Alemanha. À medida que o equipamento das turbinas eólicas melhora e o volume da sua produção aumenta, o custo das turbinas eólicas e, portanto, o custo da energia que produzem, diminui. Se em 1981 o custo da electricidade produzida pelas turbinas eólicas era de aproximadamente 30 cêntimos americanos por kWh, hoje é de 6 a 8 cêntimos. Considerando que só em 1995 estavam em curso trabalhos em quatro grandes parques eólicos com uma capacidade total de cerca de 200 MW nos Estados Unidos, tornar-se-á claro que a redução planeada pelo Departamento de Energia dos EUA no custo da electricidade eólica para 2,5 cêntimos/( kWh) é bastante real. Nos países em desenvolvimento, o interesse em turbinas eólicas está associado principalmente a instalações autónomas de baixa potência que podem ser utilizadas em aldeias remotas de sistemas centralizados de fornecimento de energia. Essas unidades já são competitivas hoje com motores diesel movidos a combustível importado. No entanto, em alguns casos, a variabilidade da velocidade do vento torna necessária a instalação de uma bateria em paralelo com a turbina eólica, ou apoiá-la com uma instalação de combustível fóssil. Naturalmente, isso aumenta o custo de instalação e operação, por isso a distribuição dessas instalações ainda é pequena.
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