Desenvolvimento de uma microturbina eólica e bancada experimental para análise do desempenho aerodinâmico

• Autor(a) principal: Dias, Gustavo da Cunha
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/189934
• topic: Turbinas eólicas; Energia eólica; Aerodinâmica; Microturbine; Blade element method; Test bench; Brimmed diffuser; Wind energy

O desenvolvimento de uma região está fortemente relacionado com um maior aporte de energia. Dentre as matrizes energéticas disponíveis, a elétrica é comumente usada pelos setores industrial, comercial e residencial devido à sua flexibilidade de transformação em outras formas de energia. A crescente exploração de grandes reservas fósseis, hídricas, eólicas e solares tem o viés de impactar áreas geograficamente próximas e apresentar uma parcela de perdas técnicas ao longo da geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. Como alternativa de solução, a geração descentralizada e próxima ao usuário vem recebendo desenvolvimentos tecnológicos de forma a proporcionar viabilidade técnica e econômica com menores impactos ambientais. Neste cenário o presente trabalho busca o desenvolvimento e análise de uma microturbina eólica voltada à aplicação em área urbana juntamente com a bancada de teste experimental. A metodologia adequa o algoritmo genético denominado Small Wind-turbine Rotor Design Code (SWRDC) a um bocal difusor que circunda o rotor para incrementar a quantidade de movimento no rotor da turbina. O túnel de vento de seção quadrada de 1 m² recebeu alterações de forma a qualificar o escoamento em sua seção de teste onde obteve-se uma intensidade de turbulência de 1,9%. O modelo da turbina foi construído em escala de 1:4 em conjunto com um sistema de instrumentação capaz de testá-la experimentalmente. Foram realizados testes no túnel de vento e em campo. A metodologia empregada permitiu a obtenção de um coeficiente de potência superior a 33%. A comparação dos resultados numéricos, experimentais no túnel e campo possibilitaram a confirmação de incrementos de velocidade na turbina de 24 a 33% na faixa de velocidades de 5,4 a 11 m/s. A análise de semelhança dos resultados experimentais obtidos com o modelo demonstram que o protótipo pode alcançar 96 W em uma velocidade de vento de 7,3 m/s.