Análise do desempenho de uma turbina de eixo vertical de pás dobráveis, através de estudos analítico, numérico e experimental.

Abstract

No que se refere à geração de energia eólica, muitos países, incluindo Brasil, têm desenvolvido e aplicado metodologias de projeto de turbinas eólicas para instalação em parques eólicos. Consequentemente, estudos de novas configurações de rotores vêm sendo considerados, utilizando abordagens experimentais e numéricas, com objetivo de aproveitar de forma mais eficiente a energia cinética dos ventos. Nesse sentido, este trabalho apresenta um modelo analítico, numérico e experimental para o cálculo do desempenho de um rotor eólico de eixo vertical de pás dobráveis (EVPD). Em uma primeira abordagem puramente analítica, com base nas equações de conservação da quantidade de movimento para volume de controle, é estimado o coeficiente de potência para o rotor EVPD. Em uma segunda abordagem, será realizada uma análise numérica com base na Dinâmica dos Fluidos Computacional (DFC) para as análises do campo de escoamento em regime permanente e transiente considerando diversas posições angulares e de abertura das pás. Com base nessa análise, é possível ajustar alguns parâmetros geométricos do rotor EVPD com objetivo de aumentar o coeficiente de potência para menores velocidades do vento. Em uma Terceira abordagem, será realizado um ensaio experimental para determinação do desempenho da turbina, considerando condições de escoamento real, a ser realizado no campus da UNIFEI, no laboratório em parceria do IRN (Instituto de Recursos Naturais) e o IEM (Instituto de Engenharia Mecânica) no Capitulo 6 são apresentados resultados do desempenho do rotor EVPD, com base nas três abordagens com o objetivo de avaliar a aplicabilidade desta nova geometria de rotor para a extração de energia do vento. O trabalho mostra que as hipóteses abordadas na analise numérica, mostraram-se coerentes com os resultados experimentais, validando a metodologia da simulação numérica, viabilizando posteriores estúdios, como as interações fluido-estrutura, como também novas configurações geométricas sem a necessidade de realizar o ensaio experimental para cada novo projeto.