Construção Básica do Aerogerador

Principais Partes do Aerogerador

Torre do Aerogerador

A torre é uma parte muito importante do aerogerador que suporta todas as outras partes. Ela não apenas suporta o aerogerador, mas também eleva-o a uma altura suficiente para que as pontas das pás estejam em uma altura segura durante a rotação. Além disso, devemos manter a altura da torre de modo que ela possa receber ventos suficientemente fortes. A altura da torre depende, em última análise, da capacidade de potência dos aerogeradores. As torres dos aerogeradores em usinas eólicas comerciais geralmente variam de 40 metros a 100 metros. Essas torres podem ser tubulares de aço, treliças ou de concreto. Utilizamos uma torre tubular de aço para um grande aerogerador. Essas torres são normalmente fabricadas em seções de 30 a 40 metros de comprimento.Cada seção possui flanges com furos. Tais seções são montadas juntas por parafusos no local para formar uma torre completa. A torre completa tem uma forma ligeiramente cônica para fornecer melhor estabilidade mecânica. Montamos uma torre de treliça com diferentes membros de aço ou ângulos de GI. Todos os membros são unidos por parafusos ou soldados para formar uma torre completa de altura desejada. O custo dessas torres é muito menor do que o de uma torre tubular de aço, mas não são tão esteticamente agradáveis quanto as torres tubulares de aço. Embora o transporte, montagem e manutenção sejam bastante fáceis, o uso de torres de treliça é evitado em plantas modernas de aerogeradores devido à sua aparência. Existe outro tipo de torre usada para pequenos aerogeradores, que é a torre de poste guindado. A torre de poste guindado é um poste vertical único suportado por cabos de amarração de diferentes lados. Devido ao número de cabos de amarração, é difícil acessar a área do fundação da torre. Por isso, evitamos esse tipo de torre em campos agrícolas.

Existe outro tipo de torre de aerogerador usado para plantas pequenas, que é a torre híbrida. A torre híbrida também é do tipo guindado, mas a única diferença é que, em vez de usar um único poste no meio, usa uma torre de treliça alta e fina. A torre híbrida é uma combinação de torre de treliça e torre de poste guindado.

Nacele do Aerogerador

A nacele é uma grande caixa ou quiosque que se situa na torre e abriga todos os componentes do aerogerador. Ela abriga um gerador elétrico, conversor de energia, redutor, controlador do aerogerador, cabos, unidade de guiamento.

Pás do Aerogerador

As pás são as principais partes mecânicas de um aerogerador. As pás convertem a energia eólica em energia mecânica utilizável. Quando o vento atinge as pás, elas giram. Esta rotação transfere sua energia mecânica para o eixo. Projetamos as pás como asas de aviões. As pás de aerogeradores podem ter de 40 a 90 metros de comprimento. As pás devem ser mecanicamente fortes o suficiente para resistir a ventos fortes, mesmo durante tempestades. Ao mesmo tempo, as pás de aerogeradores devem ser feitas o mais leves possível para facilitar a rotação suave das pás. Para isso, fazemos as pás com camadas de fibra de vidro e fibra de carbono sobre reforços sintéticos.

Em um aerogerador moderno, normalmente três pás idênticas são fixadas a um hub central usando parafusos. Cada pá idêntica está alinhada a 120o uma da outra. Este processo proporciona uma melhor distribuição de massa e dá ao sistema uma rotação mais suave.

Eixo do Aerogerador

O eixo diretamente conectado ao hub é um eixo de baixa velocidade. Quando as pás giram, este eixo gira com a mesma rpm do hub rotativo. Conectamos este eixo diretamente ao gerador elétrico no caso de um gerador de baixa velocidade. Mas, na maioria dos casos, o eixo principal de baixa velocidade é acoplado a um eixo de alta velocidade através de um redutor. Dessa forma, as pás transferem sua energia mecânica para o eixo, que, por fim, entra no gerador elétrico.

Redutor

O aerogerador não gira em alta velocidade, mas sim gentilmente em baixa velocidade. No entanto, a maioria dos geradores elétricos requer rotação em alta velocidade para gerar eletricidade em um nível de tensão desejado. Portanto, deve haver algum arranjo de multiplicação de velocidade para alcançar a alta velocidade do eixo do gerador. O redutor do aerogerador faz isso. O redutor aumenta a velocidade para um valor muito maior. Por exemplo, se a relação do redutor for 1:80 e a rpm do eixo principal de baixa velocidade for 15, o redutor aumentará a velocidade do eixo do gerador para 15 × 80 = 1200 rpm.

Gerador

O gerador é um dispositivo elétrico que converte a energia mecânica recebida do eixo em energia elétrica. Normalmente, usamos geradores de indução em aerogeradores modernos. Anteriormente, os geradores síncronos eram populares para esse propósito. Geradores DC de ímã permanente também são usados em alguns aerogeradores. A velocidade do eixo pode ser aumentada usando o conjunto de redutores, mas não podemos tornar a velocidade do eixo constante. Pode haver flutuações na velocidade do eixo, pois depende da velocidade do vento. Portanto, a velocidade do rotor também varia. Essa variação afeta a frequência e a tensão da energia elétrica gerada. Para superar esses problemas, normalmente usamos um gerador de indução para esse propósito.

Porque o gerador de indução sempre produz energia elétrica sincronizada com a rede conectada, independentemente da velocidade do rotor. Se usarmos o gerador síncrono trifásico, então primeiro retificamos a potência de saída para DC e depois a convertimos em AC de tensão e frequência desejadas usando um circuito inversor. Porque a potência alternada gerada pelo gerador síncrono não é constante em tensão e frequência, mas varia com a velocidade do rotor. Por essa mesma razão, em alguns casos, usamos um gerador DC para o propósito. Nesses casos, a potência DC de saída do gerador é invertida para AC de tensão e frequência desejadas antes de ser alimentada na rede.

Conversor de Energia

Como o vento não é sempre constante, a tensão elétrica gerada pelo gerador não é constante, mas precisamos de uma tensão muito estável para alimentar a rede. O conversor de energia é um dispositivo elétrico que estabiliza a tensão de saída alternada transferida para a rede.

Controlador do Aerogerador