Turbinas verticais podem ser o futuro para parques eólicos

A visão agora familiar de turbinas eólicas de hélice tradicionais pode ser substituída no futuro por parques eólicos contendo turbinas verticais mais compactas e eficientes.

A maior vantagem do gerador de vento vertical é o fato de que a direção do vento não um fator preponderante para o sucesso deste tipo de equipamento. Foto: Fórum da Construção

por Oxford Brookes University*, via ECODEBATE

Uma nova pesquisa da Oxford Brookes University descobriu que o projeto da turbina vertical é muito mais eficiente do que as turbinas tradicionais em parques eólicos de grande escala e, quando colocadas em pares, as turbinas verticais aumentam o desempenho umas das outras em até 15%.

Uma equipe de pesquisa da Escola de Engenharia, Computação e Matemática (ECM) de Oxford Brookes, liderada pelo Professor Iakovos Tzanakis, conduziu um estudo aprofundado usando mais de 11.500 horas de simulação computacional para mostrar que os parques eólicos podem ter um desempenho mais eficiente substituindo os tradicionais Turbinas eólicas de eixo horizontal do tipo hélice (HAWTs), para turbinas eólicas de eixo vertical compactas (VAWTs).

As turbinas verticais são mais eficientes do que as turbinas eólicas tradicionais

A pesquisa demonstra, pela primeira vez em uma escala realista, o potencial de VAWTs em grande escala para superar a concorrência das atuais turbinas eólicas HAWT.

Os VAWTs giram em torno de um eixo vertical em relação ao solo e exibem o comportamento oposto do conhecido projeto de hélice (HAWTs). A pesquisa descobriu que VAWTs aumentam o desempenho uns dos outros quando dispostos em formações de grade. Posicionar turbinas eólicas para maximizar a produção é fundamental para o projeto de parques eólicos.

O professor Tzanakis comenta “Este estudo evidencia que o futuro dos parques eólicos deve ser vertical. As turbinas de parques eólicos de eixo vertical podem ser projetadas para serem muito mais próximas umas das outras, aumentando sua eficiência e, por fim, reduzindo os preços da eletricidade. No longo prazo, os VAWTs podem ajudar a acelerar a transição verde de nossos sistemas de energia, para que mais energia limpa e sustentável venha de fontes renováveis. ”

Com a capacidade de energia eólica do Reino Unido prevista para quase dobrar até 2030 , as descobertas são um trampolim para projetar parques eólicos mais eficientes, compreender técnicas de colheita de energia eólica em grande escala e, finalmente, melhorar a tecnologia de energia renovável para substituir mais rapidamente os combustíveis fósseis como fontes de energia .

Maneira econômica de atender às metas de energia eólica

De acordo com o Global Wind Report 2021 , o mundo precisa instalar energia eólica três vezes mais rápido na próxima década, a fim de cumprir as metas de zero líquido e evitar os piores impactos das mudanças climáticas.

O principal autor do relatório e graduado em Engenharia Joachim Toftegaard Hansen comentou: “Os parques eólicos modernos são uma das formas mais eficientes de gerar energia verde, no entanto, eles têm uma falha importante: conforme o vento se aproxima da primeira linha de turbinas, turbulência será gerado a jusante. A turbulência é prejudicial ao desempenho das linhas subsequentes.

“Em outras palavras, a fila da frente converterá cerca de metade da energia cinética do vento em eletricidade, enquanto na fila de trás esse número cai para 25-30%. Cada turbina custa mais de £ 2 milhões / MW. Como engenheiro, naturalmente me ocorreu que deve haver uma maneira mais econômica. ”

O estudo é o primeiro a analisar de forma abrangente muitos aspectos do desempenho da turbina eólica, com relação ao ângulo da matriz, direção de rotação, espaçamento da turbina e número de rotores. É também a primeira pesquisa a investigar se as melhorias de desempenho são verdadeiras para três turbinas VAWT configuradas em série.

O Dr. Mahak coautor do artigo e palestrante sênior em ECM comenta: “A importância do uso de métodos computacionais no entendimento da física de fluxo não pode ser subestimada. Esses tipos de estudos de design e aprimoramento são uma fração do custo em comparação com as enormes instalações de teste experimental. Isso é particularmente importante na fase inicial de design e é extremamente útil para as indústrias que tentam alcançar a eficiência máxima de design e produção de energia. ”

A pesquisa ‘Numerical modelling and optimization of vertical axis wind turbine pairs: A scale up approach‘ foi publicada no International Journal of Renewable Energy (ELSEVIER) [http://dx.doi.org/10.1016/j.renene.2021.03.001]

* Tradução e edição de Henrique Cortez, EcoDebate.

in EcoDebate, ISSN 2446-9394, 29/04/2021

Ecodebate: https://www.ecodebate.com.br/2021/04/30/turbinas-verticais-podem-ser-o-futuro-para-parques-eolicos/