Aerogerador de Múltiplas Pás

INTRODUÇÃO

A energia eólica é a energia que provém dos ventos. Os aerogeradores são capazes de transformar a energia cinética dos ventos em energia elétrica.

Apesar do conceito de se converter essa energia em energia elétrica ser apenas do século XIX e da instalação das primeiras turbinas ser apenas do século passado, a utilização da energia eólica existe há milhares de anos. Seu uso era frequente em moinhos de grãos, bombeamento de água e em barcos impulsionados por velas, entre outros.

A utilização de aerogeradores como fonte alternativa às fontes não-renováveis tem crescido ultimamente. Isso ocorre devido ao fato de ser uma fonte limpa, inesgotável e disponível em todo o mundo, além de não utilizar água para seu funcionamento. É inegável seu impacto ambiental com relação à alteração de paisagens, ruídos de baixa frequência e interferências eletromagnéticas. Outro aspecto negativo é o elevado custo das turbinas prontas. No entanto, é estimado que, após as restrições socioambientais, a capacidade de produção mundial seja de 53.000 TWh.

O Brasil possui grande potencial de geração de energia eólica, principalmente no Nordeste e em regiões litorâneas. É importante destacar que os geradores não precisam estar necessariamente em fazendas eólicas. Eles podem ser confeccionados e instalados em residências, por seus próprios moradores, com projetos sustentáveis, que envolvem a utilização de matérias recicláveis, o que é a proposta do projeto apresentado.

O princípio é simples e este projeto traz a seguinte inovação: a utilização do conceito das velas de uma embarcação para a captação da força do vento.

Gerador Eólico – Vista de Frente
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Gerador Eólico – Vista de Perfil
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ALTERNADOR

Um alternador de carro nada mais é do que um pequeno gerador. O alternador no seu carro gera 12 VDC (Corrente Contínua) e possui um regulador de voltagem interno.

Um alternador possui diversos componentes, entre eles estão:

• Rotor;
• Estator;
• Regulador de Voltagem;
• Ponte Retificadora; e
• Diodos.

Ele possui um projeto bem simples. O rotor gira dentro do estator e cria um campo elétrico. Este campo é transmitido para fora do estator por meio de 3 fases em AC (corrente alternada) até a ponte retificadora, a qual converte as 3 fases em DC. A corrente contínua é regulada pelo regulador de voltagem que normalmente está ajustado para 12 VDC (14,2 VDC durante a recarga).

A saída de 12 VDC é ligada na bateria. Você tem então um sistema de carregamento de 12 VDC e todos os acessórios do carro, tais como o rádio, limpadores de para-brisa, ar condicionado, entre outros, funcionam alimentados pelos 12 VDC provenientes da bateria.

Um alternador sem regulador de voltagem pode produzir até 120 VDC, mas isto pode ser muito ruim para o seu veículo. A maioria dos alternadores para carros geram de 80 A a 150 A, dependendo da aplicação. É possível então modificar a maioria dos alternadores para gerar até 320 A pela mudança de alguns componentes. Isto é normalmente feito nos veículos policiais e de emergência e por qualquer outra aplicação que requeira bastante amperagem/corrente.

Gerador Eólico – Detalhe da Base
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Gerador Eólico – Detalhe da Estrutura
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Gerador Eólico – Detalhe do Grupo Gerador
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AC/DC

Como já dissemos, os alternadores produzem corrente alternada (AC) de 3 fases. Você pode fazer com que o alternador de carro funcione mais eficientemente e dure por mais tempo conectando as 3 fases AC a uma ponte retificadora externa, antes da bateria. Ao utilizar os conectores de saída DC na parte de trás de um alternador, você deve empregar cabos com maior bitola, que são muito caros hoje em dia. Quanto mais longe a alimentação DC tiver que ir, maior a bitola que deve ser usada ou os cabos elétricos criarão resistência, tendo o calor como resultado final ou alguma coisa pode queimar. É por isso que os fios na bateria de um carro possuem maior bitola.

Considerando que você queira ligar um amplificador de áudio no seu carro, serão necessários fios de grande bitola para que você não tenha nenhuma perda. Ou você pode conectar o estator a uma ponte retificadora externa com fios grossos com pequeno comprimento. Isto será mais barato e o alternador vai amá-lo por isso.

ALTERNADOR PARA UM AEROGERADOR

Os alternadores mais usados são os do fabricante Bosh. Se você acha que basta pegar o alternador do seu carro, colocar algumas pás no seu eixo e instalá-lo no telhado, está equivocado. Há uma pequena modificação que deve ser feita em primeiro lugar. Primeiro, você vai precisar destruir o alternador.

O estator deve ser modificado primeiramente para que se obtenha tensão a baixas velocidades (rpm). Existem estatores no mercado que produzem tensão a 125 rpm ou menos.  Em seguida, a melhor prática seria a de se remover completamente o regulador de voltagem e a ponte retificadora. Conecte as três saídas do estator, estas são as 3 fases AC. Pode ser usado um cabo grosso para conectar as 3 fases AC. Desta forma será muito mais barato e melhor para o alternador.

Temos então um alternador com 3 cabos grossos saindo da parte de trás dele e indo até onde são necessários. Na outra extremidade dos cabos de extensão (onde estão as baterias)  conectamos uma ponte retificadora (um pouco mais robusta) para converter as 3 fases AC em DC. Um regulador de tensão não é necessário em uma configuração como esta. As baterias que estão carregando irão regular o aerogerador.

Considerando que seja um sistema de 12 VDC, quando o alternador está girando, ele vai começar a frear (tornando mais difícil o giro do alternador) a 14,4 volts. É quando a mágica acontece e as baterias começam a carregar porque agora estão produzindo amperagem/corrente para dentro das baterias.

Bateria "Biológicas"

Vejam este link
http://web.mit.edu/newsoffice/2013/better-batteries-through-biology-1113.html

Eólica

Os bons ventos nos trazem

A busca pelos melhores regimes de ventos nos levou até o Nordeste do Brasil, mais precisamente para o Ceará e o Rio Grande do Norte. Nessas duas grandes potências eólicas do País, estão localizados os primeiros empreendimentos da Queiroz Galvão Energias Renováveis.

CEARÁ
Com capacidade instalada de 197,4 MW, os projetos localizados no Ceará já começaram a ser construídos. São eles:

• Complexo Eólico de Taíba, município de São Gonçalo do Amarante, com 27 aerogeradores e 56,7 MW de capacidade instalada.
• Complexo Eólico de Icaraí, município de Amontada, com 31 aerogeradores e 65,1 MW de capacidade instalada.
• Complexo Eólico de Amontada, município de Amontada, com 28 aerogeradores e 75,6 MW de capacidade instalada.

RIO GRANDE DO NORTE
No próximo estágio de expansão, serão instalados 146 MW no município de Ceará-Mirim. Para este projeto, denominado Complexo Riachão, as obras serão iniciadas em 2013.

Avanço da Construção dos Complexos Eólicos

Montagem das Torres Eólicas do Parque de Icaraí de Amontada – CE.

Figura 1: etapas do erguimento de uma torre eólica.

Trata-se de uma logística e de uma engenharia bastante complexas. É necessário um projeto eficiente e uma equipe extremamente competente e comprometida.

Somente a parte inferior de uma torre eólica, feita de concreto, pesa 80 toneladas. Considerando que um carro popular pesa 1 tonelada, esse peso equivale a 80 carros.

Figura 2: primeira parte, de um total de 30 partes, de uma torre eólica.

Para se montar uma torre eólica de 100 metros de altura, são colocadas 30 diferentes peças, uma sobre a outra, com peso variando de 14 a 80 toneladas. O peso total da torre é de 1.200 toneladas, equivalente a 1.200 carros empilhados.

A complexidade não para aí. As últimas peças da torre eólica pesam entre 14 e 20 toneladas e, com os ventos às vezes chegando a 15 metros/segundo (54 km/hora), torna-se inviável sua colocação com a precisão e a segurança necessárias. Então, a solução é buscar os momentos em que o vento está mais brando, o que normalmente ocorre durante a noite.

Figura 3: trabalhos noturnos com vento mais brando.

Figura 4: os trabalhos de encaixe precisam ser feitos com vento inferior a 10 metros/seg.

Um a um, os desafios são superados. E o resultado são as torres erguidas, prontas para receber os aerogeradores e pás.

Figura 5: torres eólicas erguidas, com altura de 100 metros.

Figura 6: trabalho em equipe + competência + comprometimento = resultado.

Montagem da Primeira Nacele, pás e rotor do Parque de Icaraí de Amontada – CE

A Queiroz Galvão Energias Renováveis (QGER) monta seu primeiro aerogerador. Essa ação foi concluída em 10 de agosto de 2013 e é um importante marco para tornar a QGER um agente do mercado brasileiro de geração de energia renovável. Acompanhe a montagem pelas fotos abaixo.

Posicionamento do guindaste

içamento e posicionamento da Nacelle (aerogerador)

içamento e posicionamento das pás

Aerogerador montado

Montagem dos Aerogeradores e das Pás Parque de Icaraí de Amontada – CE

Da mesma forma que busca-se momentos de menor intensidade de vento para a montagem das torres, os demais equipamentos também exigem condições extremamente seguras para sua montagem. Assim, as montagens dos equipamentos são normalmente realizadas de madrugada, momento onde o vento fica menos intenso na região de Icaraí de Amontada, Ceará.

O rotor dos aerogeradores é o equipamento composto por 03 pás e um "hub" (peça que permite a união das 03 pás). Cada pá pesa 13 toneladas e o "hub" tem 08 toneladas; assim, o conjunto (01 hub + 03 pás) pesa 47 toneladas. Cada pá tem quase 50 metros de comprimento, fazendo com que o rotor montado tenha cerca de 100 metros de largura.

As operações são iniciadas após, no mínimo, 30 minutos de ventos sem rajadas e abaixo da velocidade crítica de 12 metros por segundo. Esses parâmetros são fundamentais para que haja total segurança nos trabalhos.

Os números acima são importantes para se ter uma ideia da complexidade da operação. E para enriquecer a compreensão, as fotos abaixo mostram a operação de montagem no Parque Eólico da Queiroz Galvão Energias Renováveis.

Pá ancorada

Início do içamento do equipamento de 47 toneladas

Panorâmica com equipamentos posicionados ao redor

Rotor elevado a 100 metros de altura

Ajuste fino para encaixe do equipamento de 47 toneladas, com ventos abaixo de 40 km/h

Aquecedor solar pode exigir mudança no encanamento da residência

Paineis solares podem ser instalados sobre telhas de cerâmica, sem a necessidade de reforço de estrutura (Foto: Thinkstock/ Getty Images)

Há décadas, a radiação solar é utilizada para produzir eletricidade em espaçonaves e grandes usinas, que abastecem as cidades. Nos últimos anos, porém, tem sido cada vez mais comum o uso dessa energia, limpa e renovável, para abastecer casas. Mais do que produzir eletricidade, os paineis solares caseiros também podem ser usados para aquecer a água, dispensando – ou diminuindo – o uso de chuveiros elétricos ou mesmo de aquecedores a gás.

Eletricidade a partir do Sol

O professor Erik Rego, da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, explica que as células fotovoltaicas – nome técnico das placas solares – captam a radiação do Sol e a transformam em energia. “Os fótons da luz solar atingem a célula fotovoltaica, e parte deles é absorvida. Esses fótons despertam os elétrons do material semicondutor das células, gerando assim eletricidade”, conta. Essa eletricidade é conduzida por uma fiação até um inversor, sendo instalado um pouco depois do relógio de luz.

As placas são leves e, em telhados de cerâmica, não precisam de reforço para serem instaladas. “Um telhado aguenta um adulto, então aguenta o peso das placas”. O valor do equipamento varia de acordo com a energia que se pretende produzir. Em uma casa com consumo médio de 300kW/h por mês, o proprietário gastará, em média, cerca de 5 mil reais com a estrutura para captação de eletricidade. “Se a conta de luz mensal for 120 reais, em três anos ele paga o investimento”.

Apesar de limpa, a energia solar tem um porém. Ela só pode ser consumida durante o dia, quando é produzida. Erik explica que o maior consumo das casas acontece durante a noite, justamente quando as placas não estão sendo utilizadas. Existem duas soluções para isso, mas os custos não são viáveis. A primeira é a compra de baterias que armazenem eletricidade produzida durante o dia. Porém, além de caras, as baterias provocam um passivo ambiental. “Quando se desgastam, as baterias precisam ser descartadas”, comenta Erik. Por conterem metais pesados, que contaminam o solo, elas exigem um cuidado especial.

Outra solução é a troca de eletricidade com a concessionária de energia local. O excedente produzido pela casa é injetado no sistema da distribuidora de eletricidade e revertido em créditos, quando o consumidor tiver um consumo futuro. Erik conta que a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) já regulamentou a prática e a implementação depende das concessionárias. O problema é que essa prática exige um relógio de luz especial, que mede a energia consumida e produzida. E esse relógio é caro demais para ser instalado em casas.

Aquecimento solar

Reservatório de água também pode ser instalado em estrutura de metal (Foto: Thinkstock/ Getty Images)

Placas mais simples podem ser instaladas nas casas para fazer o aquecimento da água. As placas captam o calor do sol e o transferem para o líquido por meio de uma tubulação que passa por dentro delas. A água aquecida é armazenada num reservatório, para ser utilizada ao longo do dia. Apesar de a placa ser mais barata – é possível achar aquecedores solares por 900 reais – essa forma de aproveitamento da energia solar exige um gasto maior nas estruturas complementares.

“O aquecimento solar da água exige a construção do reservatório, que é uma espécie de segunda caixa d’água”, conta Erik. Esse ‘boiler’ é apoiado em uma pequena estrutura de tijolos, mais ou menos como uma caixa d’água comum. “Não dá para fazer um sistema de aquecimento em um telhado de amianto, por exemplo. É preciso uma estrutura mais reforçada”, explica o professor. O ponto crítico em relação ao sistema é a tubulação. “É preciso um encanamento adaptado à água quente”.

Um encanamento comum, com tubos de PVC, não é um bom isolante térmico. A água perderia seu calor antes de chegar ao chuveiro. Para que o aquecimento solar desse certo, seria preciso uma tubulação de cobre ou mesmo de novos compostos plásticos, muito mais caros que os canos comuns. “Recomenda-se instalar as placas solares em casas que já tenham aquecimento a gás”, explica Erik. A troca to encanamento encareceria muito a obra, diminuindo a eficiência econômica do sistema.

Se for instalado, o aquecimento solar pode dispensar, ou mesmo diminuir o consumo de gás para aquecer a água. Em uma casa com pouca gente, onde as pessoas tomam menos banhos, o aquecedor solar é suficiente, porém, explica Erik, em uma família maior, ele pode ser usado em complemento ao aquecedor a gás. “É preciso também ter uma tubulação de água fria. A água que vem do reservatório pode estar quente demais, incomodando os moradores”, conta.

Fonte: Globo

Construção de um aquecedor solar com o objetivo de :

1- Aplicar os conteúdos desenvolvidos nas disciplinas de Fenômeno dos Transportes e Fisica II.
2- Verificar a eficiência deste tipo de aquecedor alternativo para aquecimento de água.
3- Acrescentar dispositivos de energia alternativa no projeto de habitação social da UCPel..
4- Apresentação do projeto dentro do XIX ULACAV.

Atividades realizadas nos dias 23 e 24 de outubro com participação dos Alunos:
ADENILSON VELLEDA DA SILVA
CICERO TEIXEIRA COUTINHO
DEBORAH MACHADO PEREIRA
IGOR MEICHTRY FORTES DA SILVA
JORGE AIRTON RAMAJE JUNIOR
LUCAS MATEUS BEHLING RADATZ
LUCAS MENDES PEREIRA
LUCAS SIGA THOMAZ
MANUELA TORRES ECHENIQUE
MATHEUS BUENO CORREA
VICTOR CAMPOS LOPES
VITORIA URRUTIA LOVATTO

Coleta do material

A preparação do mesmo

A montagem do painel

Preparando o suporte

Finalizando a montagem

Canal de vídeo com programação variada e em determinados momentos com transmissão ao vivo.

Dia Mundial sem Carro propõe reflexões sobre transportes alternativos

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