As empresas de energia eólica aventuram-se em águas cada vez mais profundas, a turbina tradicional em estilo de moinho de vento pode não ser a solução mais adequada. É hora de procurar alternativas.

As turbinas de vento, tradicionalmente, as lâminas que giram em torno de um eixo horizontal, e isso manteve-se padrão em parques eólicos modernos. Convencionais turbinas de eixo horizontal de vento (HAWTs) passou a dominar o mercado de energia eólica, tanto em terra e em águas rasas offshore.

Mas os melhores locais de parques eólicos são frequentemente encontrados em mares mais profundos, longe de obstruções de vento, rotas marítimas, nimbys e aves migratórias. Estruturas de suporte fixadas rigidamente ao fundo do mar podem não ser economicamente viáveis ​​em profundidades além do 50m, então os engenheiros estão se voltando para fundações flutuantes.

Estas são condições muito diferentes para gerar eletricidade a partir do vento, o que significou um interesse reemergente em configurações alternativas de turbinas eólicas. Como relatamos em Transações Filosóficas da Royal Society A adoção de um eixo de rotação vertical é uma dessas alternativas. Essas turbinas, que sempre enfrentam o vento, são conhecidas como turbinas eólicas de eixo vertical (VAWTs).

Estruturas Estáveis

As turbinas de eixo horizontal tradicionais são muito superior-pesado, com as lâminas e o equipamento que gera energia necessariamente fixa ao topo da torre. Em uma grande turbina offshore de esta parte pode pesar várias centenas de toneladas e ser em torno 100m acima do nível do mar.

Em uma turbina de eixo vertical, os sistemas de geração podem estar em uma altura muito menor, mesmo na base da torre. Isso significa que os VAWTs tendem a ter um centro de gravidade muito mais baixo.

Em suportes flutuantes, essa vantagem é ampliada - pense em quão estável você está quando está sentado em uma canoa, em vez de ficar de pé sobre ela.

Abaixar os geradores também os torna muito mais acessíveis e fáceis de manter ou substituir. Por exemplo, com um funcionário da VAWT, basta subir uma distância curta para acessar o maquinário, em vez de subir uma torre 100m que está em constante movimento.

Size Matters

Em geral, maiores turbinas eólicas produzir eletricidade mais barata. Isto levou a turbinas ficando cada vez maior e mais poderoso, especialmente no exterior, onde lâminas 50m agora são rotina e alguns são mesmo muito maior.

Mas esses gigantes de rotação horizontal podem em breve atingir seu limite. Se o eixo da lâmina é considerado, quando esta lâmina é horizontal, a força gravitacional será perpendicular a ela, enquanto que quando a lâmina é vertical (para cima), a força gravitacional será paralela ao eixo e apontando para a raiz da lâmina. Finalmente, quando a lâmina é vertical novamente (para baixo), a força gravitacional será paralela ao eixo da lâmina, mas agora apontando para a ponta. Alguns caso reclamar esta carga gravitacional oscilante limita o tamanho das turbinas de eixo horizontal.

Turbinas de eixo vertical resolvem esse problema porque, ao rodarem, experimentam uma força gravitacional constante, sempre na mesma direção. Sem o estresse de segurar as lâminas de metal 80m em uma extremidade, as VAWTs podem se tornar muito maiores.

Estudos turbinas verticais também mostrados podem ser colocados mais próximos uns dos outros em um parque eólico. Assim, para uma dada área, mais VAWTs pode ser instalada, e mais electricidade produzida que se foram usadas HAWTs, reduzindo assim o custo de electricidade.

A Revolução Axis

Então agora surge a pergunta óbvia: por que as VAWTs ainda não foram usadas se são tão vantajosas? A principal razão é que ainda é uma nova tecnologia. Embora os pesquisadores tenham analisado os eixos verticais por décadas, a tecnologia ficou para trás devido principalmente às limitações do material e do sistema de rolamentos. Os investidores ainda veem a tecnologia conhecida como uma aposta segura e, mesmo olhando para o vento em alto-mar, eles estão mais inclinados a suportar turbinas de eixo horizontal em plataformas flutuantes.

No entanto ambos os governos e as empresas com visão de futuro estão agora a investir no potencial da VAWTs para a energia eólica offshore em alto mar. o projeto Nova, financiado pelo governo do Reino Unido, demonstrou que o offshore de eixo vertical era comercialmente viável. Sandia National Laboratories, apoiado pelo departamento de energia dos EUA, e vário Apoiado pela UE projetos também apoiaram a tecnologia.

Empresas industriais como a britânica VertAx Wind ou a norueguesa Gwind também seguem o mesmo caminho através do desenvolvimento de conceitos diferentes. A empresa francesa Nenuphar está impulsionando seu projeto VAWT, com planos (na foto no topo deste artigo) para instalar o primeiro parque eólico flutuante ao largo da costa de Marselha.

Com a crescente demanda por energia, somos obrigados a explorar todas as soluções possíveis. Turbinas eólicas de eixo vertical localizadas no fundo do mar têm um forte potencial para ser uma dessas soluções.

Este artigo foi originalmente publicado em A Conversação
Leia a artigo original.

Sobre os Autores

Maurizio Collu é professor, Offshore Renewable Energy Centre da Universidade de Cranfield. Dr Collu é o Director de Curso do avançado Engenharia Mecânica Mestrado e um professor de Mecânica dos Fluidos e carregamento, CEng, Mrina e MEI. Ele está particularmente envolvida no projeto conceitual e preliminar de estruturas de apoio offshore para a indústria de turbinas a emergente flutuante vento.

Michael Borg está actualmente a realizar pesquisas de pós-doutorado no Departamento de Energia Eólica na Universidade Técnica da Dinamarca em flutuante conceitos de turbinas eólicas de eixo vertical apoiados pelos DeepWind financiados pela UE e projectos ingresso.

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