Seleção de aerogeradores de eixo vertical para aplicação em áreas urbanas no Rio Grande do Sul

Abstract

O potencial eólico do Brasil vem sendo amplamente explorado nos últimos anos. Por se tratar de uma energia limpa e uma alternativa à sustentabilidade ambiental na geração de energia elétrica, estimasse um aumento da capacidade de usinas eólicas de aproximadamente 3% até o ano de 2025. Os parques eólicos brasileiros são construídos com grandes aerogeradores de eixo horizontal, o que demanda extensas áreas com velocidade do vento favorável à geração de energia em larga escala. Um dos grandes consumidores da energia gerada no país são os centros urbanos. Por este fator, e visando uma contribuição à matriz energética, a instalação de aerogeradores de eixo vertical em ambientes urbanos pode ser favorável, já que essas máquinas não necessitam de dispositivo de orientação da turbina face ao vento, como acontece nos aerogeradores de eixo horizontal, sendo estruturas aptas para serem instaladas em teto de casas ou no topo de edifícios. O desenvolvimento deste trabalho visa um estudo voltado à seleção de aerogeradores de eixo vertical para a implementação em áreas urbanas no estado do Rio Grande do Sul. Por intermédio de um comparativo entre modelos de aerogeradores com rotores do tipo Darrieus, Darries H e Savonius, pretende-se selecionar o que apresenta melhor desempenho para a geração de energia conforme as condições do ambiente. Para este trabalho foram utilizados dados da literatura, como parâmetros dimensionais dos rotores, de performance, de velocidades médias do vento e de rugosidade nas regiões do estado do Rio Grande do Sul. A partir dos dados selecionados, foi possível determinar a potência, o torque e o coeficiente de torque de cada modelo de rotor. Fazendo um comparativo entre os rotores, o modelo Darrieus H apresenta maior potência em relação aos demais, cerca de 33% maior em relação ao rotor Darrieus e 44% maior em relação ao rotor Savonius, portanto esse modelo de rotor é o que apresenta maior capacidade de geração de energia em centros urbanos no Rio Grande do Sul.

The wind power potential of Brazil has been widely explored in recent years. As it is a clean energy and an alternative to environmental sustainability in the generation of electric energy, it is estimated an increase in the capacity of wind farms of approximately 3% by the year 2025. The Brazilian wind farms are built with large horizontal axis wind turbines, which demands extensive areas with favorable wind speeds for large-scale power generation. One of the major consumers of energy generated in the country are urban centers. For this factor, and aiming at a contribution to the energy matrix, the installation of vertical axis wind turbines in urban environments can be favorable, since these machines do not need a turbine orientation device towards the wind, as happens in horizontal axis wind turbines, being structures able to be installed on the roof of houses or on top of buildings. The development of this work aims at a study aimed at the selection of vertical axis wind turbines for implementation in urban areas in the state of Rio Grande do Sul. Through a comparison between models of wind turbines with rotors of the Darrieus, Darries H and Savonius type, it is intended to select the one that presents the best performance for energy generation according to the environmental conditions. For this work, data from the literature were used, such as dimensional parameters of the rotors, performance, average wind speeds and roughness in the regions of the state of Rio Grande do Sul. From the selected data, it was possible to determine the power, torque and torque coefficient of each rotor model. Comparing the rotors, the Darrieus H model has higher power compared to the others, about 33% higher than the Darrieus rotor and 44% higher compared to the Savonius rotor, so this rotor model is the one with the highest capacity. generation in urban centers in Rio Grande do Sul.