Energia Alternativa – Geração Eólica.

Tenho acompanhado nos fóruns, youtube e até publicações na internet o grande interesse pelas novas fontes de energia as chamadas: Energias Alternativas. Percebo que todo mundo está tentando construir um gerador alternativo para reduzir a conta de luz residencial. Entretanto não vejo a preocupação de desenvolver um gerador adequado às suas condições de consumo. Está todo mundo tentando copiar ideias de outras pessoas divulgadas na internet. Construir micro gerador apenas por diversão é uma coisa, até relativamente simples, mas construir micro gerador com a finalidade de abastecer sua residência ou de reduzir a conta de luz tem que seguir critérios predefinidos. Exige um grau considerável de conhecimento técnico para não por em risco a si próprio e a instalação da sua casa. Copiar projetos não é um bom negocio. Você pode estar construindo algo grande demais e caro para si ou insuficiente para suprir a sua demanda de consumo de energia elétrica residencial. Tudo começa com o estudo e detalhamento do seu consumo.

Vamos supor que você é um consumidor urbano, que tem uma ligação residencial bifásica em razão de seus arcondicionados operarem em 220 Vac. Porém Todos os outros equipamentos elétricos precisam de suprimento de energia em 110 Vac. Feito o levantamento detalhado do consumo o valor médio mensal calculado é de 380 Kwh/mês. O pico máximo de consumo anual foi 432 Kwh/mês em agosto, tradicionalmente o mês mais quente do ano. Então resumindo as informações de consumo temos:

Tipo de ligação – bifásica ( 110 Vac F/N e 220 Vac F/F)

Consumo médio anual – 380 Kwh/mês

Pico de consumo  - 432 Kwh/mês

O próximo passo é determinar qual será a forma de acionamento do gerador: a força do vento; a luz (radiação solar); ou acionamento mecânico.

Em razão do objetivo deste grupo que é projetar geradores eólicos, o vento será o acionador, através de turbinas com pás dimensionadas para alcançar potencia suficiente para atender com folga a demanda de consumo e carregar um banco de baterias. Constituindo uma fonte de reserva de suprimento nos momentos de baixa velocidade do vento e/ou ocorrências programadas ou não. A potencia necessária do gerador será calculada em função do consumo:

 

A potência horária será:

A potência que o gerador vai alcançar depende da potência que a turbina eólica  consegue extrair do vento. Para conhecer o comportamento do vento em sua região consulte o atlas do potencial eólico brasileiro e veja se as velocidades do vento, em sua região, permitem à turbina alcançar a potência que seu consumo exige. Em projetos de turbinas eólicas, por padrão estabelecemos que a velocidade mínima do vento a partir da qual o gerador começa a produzir, é fixada em 3 m/s. Esta velocidade é denominada de velocidade de corte (Vcut-in ). E a velocidade máxima do vento foi fixada em 17 m/s. Velocidades acima deste limite podem comprometer a estrutura da turbina, causando graves danos à turbina e ao gerador. Aqui na nossa região raramente temos ventos acima de 10 m/s. Para manter a velocidade do gerador dentro da amplitude de segurança é necessário implementar um sistema de freios para impedir que a velocidade da turbina extrapole a faixa de segurança.  Na minha região a cidade de Manaus, o vento varia dentro de uma faixa de 1 m/s até 5 m/s. A média anual varia de 3 a 3,5 m/s. Conhecendo- se a velocidade média do vento, podemos calcular as dimensões da turbina:

 

Existe uma relação matemática entre a velocidade da ponta da pá da turbina e a velocidade do vento que está incidindo sobre a pá, denominada TSR (Tip Speed Ratio) expressa pela letra grega lambda (λ). TSR é um número adimensional e está relacionado ao número de pás da turbina:

Número de pás	TSR
2	6
3	5
4	4

A grande maioria das turbinas que tenho observado é construída com 3 pás. Então vamos adotar TSR=5. É claro que os valores da tabela acima são aproximados, mas em termos práticos as diferenças em relação a valores calculados em laboratório são mínimas e não interfere de forma significativa no resultado dos nossos cálculos. Então conhecendo a velocidade do vento e o TSR, posso calcular a velocidade angular da turbina:

 

Com um vento de 3,5 m/s a turbina terá uma velocidade angular de 42 RPM. E na sua região qual é a velocidade média anual do vento? Veja no atlas eólico de sua região e refaça os cálculos. Aqui na minha cidade a velocidade média do vento é tão fraca que não tenho certeza se 42 RPM serão suficientes para gerar os 680 Wh da demanda de consumo. No próximo post veremos.