Parques eólicos (parques eólicos) - dispositivos de desenho especial nos quais a energia eólica é convertida em energia elétrica. Todos os dias eles se tornam mais populares. Usando fontes de energia renováveis, naturais e mais importantes, usinas eólicas convenientes e simples, os chamados moinhos de vento, são uma excelente alternativa às usinas tradicionais, especialmente em casas particulares.
Usando a energia eólica
Moinhos de vento, ou melhor, o princípio de sua ação, foram imerecidamente esquecidos nos anos vinte do século passado. No entanto, a energia eólica não foi usada até então para obter energia elétrica. Ela acionou pedras de moinho, foi usada como motor para navios à vela e, mais tarde, lançou bombas para bombear água para tanques, isto é, transformou-se em energia mecânica.
A energia eólica começou a se desenvolver rapidamente no final dos anos sessenta do último século XX. Naquela época, os transportadores de energia tradicionais tornaram-se extremamente carentes, além disso, aumentaram drasticamente em preço, e os problemas ambientais associados ao seu uso tornaram-se cada vez mais agudos.
Ele promoveu o uso de fontes alternativas de eletricidade, incluindo energia eólica, e progresso tecnológico. Novos materiais de alta resistência e bastante leves surgiram, permitindo a construção de torres de até 120 m de altura e enormes lâminas.
Os ventos que sopram em muitas regiões do planeta são capazes de girar as turbinas da usina a uma velocidade suficiente para fornecer energia a casas particulares, pequenas fazendas ou escolas em áreas rurais.
Mas em qualquer barril de mel há pelo menos uma mosca no unguento. O vento não pode ser subjugado, nem sempre sopra, especialmente na mesma direção e com a mesma velocidade. O progresso tecnológico não fica parado. Se hoje os parques eólicos para uma casa particular, gerando centenas de quilowatts de eletricidade, não são mais uma raridade, então amanhã, talvez dezenas de megawatts se tornem rotinas diárias. De qualquer forma, já existem parques eólicos com capacidade de 5 mW ou mais.
Vantagens e desvantagens dos parques eólicos
Além do uso de energia eólica livre e independência de fontes externas de eletricidade, as usinas eólicas têm várias vantagens significativas. Não há problema ambiental de armazenamento e descarte de resíduos, e o método de produção de energia é um dos mais ecologicamente corretos. Sem mencionar como uma turbina eólica parece esteticamente contra o céu, pode ser considerada sua vantagem que a instalação possa ser tanto estacionária quanto móvel.
Além disso, hoje já é possível selecionar um parque eólico de modelo e capacidade adequados ou utilizar uma usina que combine o uso de diversas fontes de energia, tradicionais e alternativas. Pode ser uma estação de energia a diesel ou solar e eólica.
Parques eólicos também têm desvantagens. Em primeiro lugar, são tão barulhentos que as grandes instalações têm que ser desligadas à noite. Em segundo lugar, eles freqüentemente interferem no tráfego aéreo ou nas ondas de rádio. Em terceiro lugar, eles precisam ser colocados em áreas verdadeiramente enormes. E há outra desvantagem significativa das estruturas lobadas - elas devem ser desligadas durante os vôos de aves sazonais em massa.
Tipos de parques eólicos
De acordo com a funcionalidade da usina, os parques eólicos podem ser divididos em estacionários e móveis ou móveis.As instalações estacionárias poderosas exigem toda uma série de trabalhos preparatórios, mas são capazes de acumular quantidade suficiente de eletricidade para uso em tempo calmo em baterias recarregáveis.
As usinas de energia móveis são mais simples de projetar, despretensiosas, fáceis de instalar e fáceis de operar. Eles geralmente são usados para alimentar aparelhos elétricos ou quando estão viajando.
O design distingue entre parques eólicos de palhetas e rotores.
No local de instalação do parque eólico, existem:
- chão. Eles estão instalados em terreno alto e são mais comuns hoje em dia;
- costeira. Eles são construídos na zona costeira dos mares e oceanos, onde, devido ao aquecimento irregular da terra e da água, os ventos sopram constantemente;
- no mar. Eles são construídos no mar a uma distância de 10 a 15 km da costa, onde os ventos do mar sopram constantemente;
- flutuante. Eles também estão localizados na mesma distância da costa como offshore, mas em uma plataforma flutuante.
Pelo escopo da usina, as turbinas eólicas são industriais e domésticas.
Parque eólico alado
Parques eólicos de vento, que são líderes no mercado de energia eólica, se tornaram familiares. Em um sonho alto, um mecanismo de lâmina é instalado com um eixo de rotação horizontal, principalmente de três lâminas, e sua potência depende do tamanho das lâminas. Tal conjunto alcança sua velocidade de rotação máxima quando as lâminas são perpendiculares ao fluxo do vento, portanto, seu projeto prevê o dispositivo de rotação do eixo de rotação automática na forma de uma asa estabilizadora em sistemas de controle de guinada pequenos e eletrônicos em estações mais potentes.
Parques eólicos de palhetas diferem principalmente pelo número de pás. Eles podem ser multi-lâmina, duas lâminas, mesmo com uma lâmina e contrapeso.
Parques eólicos rotativos
Centrais eólicas rotativas ou rotativas têm um eixo vertical de rotação e são independentes da direção do vento. Esta é uma vantagem importante ao usar correntes de ar de guinada superficiais. A desvantagem de um parque eólico desse projeto é o uso de geradores multipolares que operam em baixa velocidade e não são difundidos.
Essas instalações são lentas e, como resultado, não criam muito ruído. Além disso, sua vantagem é a simplicidade dos circuitos elétricos, que não são violados por rajadas súbitas de vento.
Especialistas acreditam que os parques eólicos rotativos são os mais promissores para a grande energia eólica. É verdade que, para promover tal instalação, a energia externa deve ser aplicada a ela. Somente quando atinge certo desempenho aerodinâmico, ele entra no modo gerador a partir do modo do motor.
Sistema combinado de vento e diesel
A desvantagem das turbinas eólicas - fornecimento desigual de eletricidade - em grandes redes é compensada por um grande número de instalações.
Você também pode compensar essa desvantagem usando sistemas combinados nos quais existem dispositivos especiais que distribuem a carga entre a usina eólica (turbina eólica) e o motor a diesel. Portanto, redes autônomas de baixa potência de 0,5 a 4 MW emparelhadas com um motor a diesel podem operar de maneira confiável e uniforme.
Equipamentos modernos, que economizam cerca de 65% do combustível líquido por ano, permitem que você conecte um motor a diesel ou desligue-o em apenas alguns segundos, se necessário.
Fazendas eólicas domésticas e industriais
Usinas eólicas domésticas têm potência de 250 W a 15 kW, podem trabalhar em conjunto com painéis solares, com ou sem bateria.
A eletricidade gerada pelos parques eólicos domésticos é bastante cara, mas muitas vezes acontece que simplesmente não há outras fontes.
Os parques eólicos domésticos na Rússia são fabricados com um gerador de corrente contínua que carrega baterias de até 800 Ah. Todos os eletrodomésticos podem trabalhar com essas baterias na casa: uma TV, uma chaleira elétrica, etc.
O processo de carregar as baterias depois de desconectar a carga pode ser bastante longo, dependendo da força do vento e da potência do gerador.
Há também parques eólicos domésticos domésticos no mercado russo, eles são muito caros, mas eles geralmente dão menos da metade da potência nominal.
Os parques eólicos industriais distinguem-se pela potência significativamente maior e geralmente são integrados em redes únicas.
Os parques eólicos privados geralmente têm capacidade de 3 a 5, menos frequentemente 10 kW. Se a velocidade média anual do vento na região atingir 3-4 m / s, então um parque eólico como esse pode fornecer eletricidade para uma casa de campo, estação de serviço ou um pequeno café.
As principais características do parque eólico
A potência nominal é o principal indicador que caracteriza todas as usinas de energia, turbinas eólicas não são exceção. É determinado pela potência gerada pelo gerador a uma velocidade média do vento de 12 m / s, e depende do tipo de estação.
O próximo indicador importante é a voltagem nominal do parque eólico que o gerador gera. Pode ser 220 V ou 12 V e 24 V.
A energia elétrica do gerador depende da potência da turbina. Como a potência da turbina é maior, quanto maior o seu diâmetro e, portanto, quanto mais forte o mastro, este indicador é importante na escolha e no cálculo do projeto do mastro.
A turbina eólica tem várias outras características. Seu desempenho é importante - essa é a quantidade de eletricidade que o dispositivo gera por ano. Ao escolher uma turbina eólica, é necessário conhecer a velocidade máxima do vento que a turbina pode suportar e sua velocidade mínima (inicial) na qual ela começa a girar. Ao escolher uma freqüência de rotação da turbina e o número de pás desempenham um papel.
Princípio de funcionamento e disposição do parque eólico
Em um parque eólico, uma corrente de ar gira uma roda com pás, da qual o torque é transmitido para outros mecanismos. Quanto maiores as dimensões da roda, maior o fluxo de ar que ela captura e, portanto, gira mais rápido.
Na linguagem da física, a velocidade linear do vento é convertida na velocidade angular de rotação do eixo do gerador, que, por sua vez, converte o movimento de rotação em energia elétrica, transmitindo-o através do controlador para as baterias. Na saída do dispositivo, a eletricidade já é adequada para uso doméstico.
Ou seja, um pequeno parque eólico consiste de uma turbina, lâminas, cauda (mecanismo rotativo), um mastro com cabos de extensão, baterias, um controlador de carga e um inversor que converte 12 V a 220 V.
Além desses dispositivos, um parque eólico industrial também contém sistemas de rastreamento para a direção do vento e sua velocidade, o estado do gerador eólico e proteção contra descargas atmosféricas. Além disso, o mastro não suporta as cargas de maior escala e é substituído por uma torre, na qual todo o equipamento adicional está localizado.
Projeto de parque eólico
O principal indicador que permite decidir sobre o uso de um parque eólico é a velocidade média anual do vento, que deve ser de pelo menos 5 m / s. É verdade que hoje já existem parques eólicos facilmente dispersíveis projetados para abastecer casas particulares, que começam a operar com uma velocidade mínima de 3,5 m / s.
Para determinar este indicador, são usados gráficos de vento especiais.
Em vários zonas climáticas da Rússia Medidas de velocidade do vento foram tomadas para determinar a eficiência dos parques eólicos. As turbinas eólicas e estações já estão operando na região de Kaliningrado, nas Ilhas Comandantes, em Murmansk, na República de Sakha (Yakutia) e em Bashkortostan.
Ao decidir se instala uma usina eólica ou um parque eólico privado, vale a pena começar com especialistas para conduzir estudos de força e direção do vento com anemômetros e construir mapas de sua disponibilidade de energia.Com base nesses dados, um projeto de turbina eólica ou um projeto de várias plantas, seus parâmetros técnicos e geométricos são calculados e desenvolvidos.
É impossível construir um parque eólico industrial de capacidade suficiente sem investidores, e cálculos bem executados e um projeto concluído ajudarão a determinar o período de retorno do projeto e atrair financiamento adicional.
Parques eólicos privados
De acordo com estatísticas significativamente subestimadas, que não levam em conta edifícios e estruturas remotas isoladas, cerca de 30% dos domicílios particulares em áreas rurais, onde a instalação de redes elétricas é impossível por razões econômicas, não tem eletricidade. Nem todos os lugares são geradores de combustível líquido. E isso é no século 21!
Estudos têm demonstrado que estações de energia eólica de várias capacidades podem ser instaladas em muitas áreas do norte e do extremo norte, em Sakhalin e Kamchatka, na região do Baixo Volga, na Sibéria, na Carélia e no norte do Cáucaso.
A escolha da instalação é influenciada pelas necessidades do cliente. Se for necessário garantir a operação de máquinas agrícolas, um gerador eólico de baixa potência irá lidar com esta tarefa. Se você precisa eletrificar todo o edifício, estabelecer iluminação pública, fornecer aquecimento para a casa, você precisa realizar o projeto de uma estação de energia eólica.
Além da velocidade média mensal do vento e sua direção, é necessário calcular o consumo médio mensal e o pico de carga de eletricidade. Tais cálculos, se desejado, são fáceis de executar de forma independente.
Há outro indicador que afeta o custo do equipamento e a instalação de turbinas eólicas. Esta é a altura do mastro. Quanto maior a estrutura, maior a velocidade do vento e mais caro o custo. Ideal, de acordo com especialistas, é uma altura de mastro de 10 maior que a mais alta árvore ou edifício dentro de um raio de 100 m.
Fazenda eólica DIY
Para a operação de uma bomba elétrica, televisão, iluminação ou outros aparelhos elétricos de baixa potência em uma cabana de verão, uma instalação de energia eólica pode ser feita com a própria mão, se houver algum conhecimento de engenharia elétrica.
Existem dados de referência e recomendações para escolher a potência do gerador eólico, o tamanho e o número de suas pás, e instruções bastante detalhadas sobre como fazer uma usina eólica com suas próprias mãos, a partir de quais materiais e componentes.
Hoje, os investimentos na construção de grandes parques eólicos estão crescendo na Europa. A construção em massa reduz o custo de um quilowatt e aproxima-o do preço da eletricidade recebida de fontes tradicionais.
O projeto de parques eólicos está sendo constantemente melhorado, os indicadores aerodinâmicos e elétricos são melhorados, as perdas são reduzidas.
Os parques eólicos domésticos são estimados pelos economistas como sendo os projetos de energia com melhor custo-benefício. No futuro, eles prometem independência de tendências negativas neste mercado.
