Impacto do Controle de Alinhamento com o Vento na Eficiência de Aerogeradores

• Autor(a) principal: Polino, Rodrigo do Couto
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIPAMPA
• Texto Completo: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/5908
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; Aerogeradores; Sistemas de controle; Sistema yaw; Eficiência; Geração; Windgenerators; Control systems; Yaw system; Efficiency; Generation

Sistemas de controle de alinhamento com o vento em aerogeradores são mecanismos utilizados para aumentar a eficiência dessas máquinas. Em aerogeradores de pequeno porte o ajuste de direção é feito com a força do próprio vento (controle passivo). Porém, a partir de um certo porte, os aerogeradores passam a utilizar um sistema de controle eletromecânico (controle ativo). Neste último, sistemas eletrônicos de controle com atuadores eletromecânicos substituem parcialmente o vento como agente motriz e executam a tarefa de forma contínua e confiável. A ausência em literatura de uma potência de geração mínima viável para implementação de sistemas de controle ativos em aerogeradores foi uma das justificativas para a realização deste trabalho. Portanto objetiva-se comparar o efeito do emprego dos sistemas de controle ativo (discreto) e passivo num aerogerador modelo. Para comparação em ensaios fora construído um sistema de direcionamento híbrido e implementado no aerogerador modelo de pequeno porte. Ou seja, com algumas mudanças de peças o sistema de direção poderia ser trocado do ativo para o passivo. Com isso, puderam ser testados separadamente os dois sistemas na mesma planta aumentando a credibilidade da comparação. Para verificar a capacidade de alinhamento dos sistemas, foi aplicado a propulsão de ar por ventilador em ambiente controlado fora do alinhamento da turbina do aerogerador. Diferentes velocidades de vento foram aplicadas para se verificar o impacto destas no controle de direção. Com isso foram coletados dados de esforços, rotação da turbina, tensão e corrente na carga. Os resultados demonstraram em velocidades de vento iguais para os dois sistemas e quando a diferença de geração se tornou significativa, que a potência de geração foi em média 16,5% maior quando aplicado o sistema ativo. O modelo com sistema ativo de direcionamento, mostrou melhor desempenho que quando empregando o passivo a partir da velocidade de 4,9m/s. A melhora da eficiência da máquina é mostrada em gráficos e tabelas dos dados obtidos. Para velocidades menores que 4,9m/s, o sistema passivo se mostrou superior, mas a diferença em valores absolutos de potência não fora tão expressiva quanto fora para velocidades a partir de 4,9m/s. O pior desempenho do sistema ativo em baixas velocidades se deve a área menor da biruta utilizada neste sistema. Melhorias contínuas estão sendo realizadas no aerogerador modelo que permanecerá no laboratório a fim de ser possível a obtenção de conjunto maior de dados para artigos e estudos futuros.