Universidade Técnica de Moçambique Área de Ciências Tecnológicas Licenciatura em Engenharia e Gestao de Energias Alternativas e Recursos Petrolíferos (LEGERP) Introdução a energias Tema : Energia Eólica Docente: - Dr. Sitoe Discentes: - Benjamin Phillip Muller - Carlos Chirindza - Denilson Ticongolo - Denison Manhique - Helton Ubisse Maputo, Março de 2014
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Universidade Técnica de Moçambique
Área de Ciências Tecnológicas
Licenciatura em Engenharia e Gestao de Energias Alternativas e Recursos Petrolíferos (LEGERP)
3.1. Tipos de Pesquisa................................................................................................................................................5
3.2. Tecnica de Pesquisa.............................................................................................................................................5
4.1. Definicao do conceito de Energia........................................................................................................................6
5. Tipos de Energias existentes........................................................................................................................................6
6. Energia Eolica.............................................................................................................................................................6
6.1. Definicao do conceito de Energia Eolica..............................................................................................................6
6.2. Tipos de Energia Eolica.......................................................................................................................................7
6.2.1. Aerogeradores de eixo Horizontal ou Turbinas de eixo Horizontal ( Definicao e seu Funcionamento )......7
6.2.2. Aerogerador de Eixo Vertical Ou Turbina de Eixo Vertical (Descricao e o seu Funcionamento )...............9
6.3. Escolha do local para a geracao de Energia Eolica............................................................................................14
6.4. Vantagens e desvantagens da Energia Eolica.....................................................................................................14
6.4.1. Vantagens da Energia Eolica......................................................................................................................14
6.4.2. Desvantagens da Energia Eolica................................................................................................................14
6.5. Energia Eolica em Moçambique........................................................................................................................15
6.6. Energia Eolica no Mundo..................................................................................................................................15
O presente trabalho consiste em caracterizar a Energia Eolica, definindo o conceito , descrevendo os diferentes tipos , o seu funcionamento e o seu impacto no meio ambiente. Mas primeiramente diferenciar os dois tipos de Energias existentes: (i) Energias Renovaveis e (ii) Energias nao Renovaveis ( Energias fosseis ).
Sendo assim, pretende-se ainda descrever a situação e impacto da Energia Eolica em Moçambique e no mundo fora.
Palavras-Chave : Energias, Tipos de Energia, Energia Eolica, Tipos de Energia Eolica , funcionamento dos Tipos de Energia Eolica, impacto da Energia Eolica em Mocambique e no Mundo.
1. Introdução Com vista a satisfazer as exigências de diminuição de índice de poluicão, é cada vez maior a aposta em
formas de energia alternativas, não poluentes, de certa forma inesgotáveis, que dão pelo nome de energias
renováveis. Alguns dos exemplos de energias renováveis são a energia solar, a energia eólica, a energia
hídrica, energia geotérmica, energia do mar e das ondas. Neste presente trabalho , iremos falar sobre a Energia
Eolica, a sua definicao, a sua funcionalidade, os tipos de energia eolica existentes , os impactos positivos e
negativos que ela nos tras, o seu uso em Mocambique e no Mundo.
2. ObjectivosA definição dos objectivos reflecte-se como etapa importante em qualquer pesquisa científica. Sendo
que o objectivo geral indica os resultados que se pretende atingir de uma forma mais abrangente, os
específicos indicam as finalidades concretas da pesquisa. Para o presente trabalho formulam-se os
objectivos que seguidamente são apresentados.
2.1. Objectivo GeralPara a concretização da pesquisa bibliográfica serve o seguinte objectivo geral:
Caracterizacao da Energia Eolica
2.2. Objectivos EspecificosPara alcançar o objectivo geral define-se os seguintes objectivos específicos:
Definir o Conceito de Energia
Identificacao dos Tipos de Energias
Definir o conceito de Energia Eolica
Identificar e caracterizar os tipos de Energia Eolica
Explicar o Funcionamento dos tipos de Energia Eolica
Falar sobre os Impactos positives e negatives que a Energia Eolica apresenta
Falar da energia Eolica em Mocambique e no Mundo.
3. MetodologiaPara obter informações sobre investigações já levantadas a cabo sobre um determinado tema e para situar
este em relação a novas contribuições que se pretende fazer, o investigador deve saber o caminho que lhe
parece mais pertinente para abordar o seu objecto de investigação (QUIVY, 1988:85). Nessa óptica,
apresenta-se seguidamente a metodologia usada neste trabalho.
3.1. Tipos de PesquisaA pesquisa tem uma perspectiva qualitativa, usando a descrição de aspectos relacionados com a Energia
Eolica retratando certas realidades sem nelas interferir (APPOLINÁRIO, 1996:62).
3.2. Tecnica de PesquisaA técnica de pesquisa usada neste trabalho é a análise temática (análise por temas). Segundo GIL
(1996:30), esta técnica é uma análise rápida e eficaz, que consiste em isolar temas de um texto e extrair as
partes utilizáveis de acordo com o objecto do estudo.
Sendo assim, a pesquisa é bibliográfica que consiste na recolha de informação em fontes escritas tais como
manuais, livros e revistas publicas, internet que abordam o assunto tratado. Para este trabalho, a pesquisa
bibliográfica centrou-se na consulta e análise de várias obras literárias, afim de saber o que os autores
pensam sobre a erosão.
4. Energia
4.1. Definicao do conceito de Energia
Energia eh a capacidade de realizar trabalho. Esta palavra surge associada a capacidade de fazer qualquer
coisa. A energia manifesta-se de varias formas, nomeadamente : Movimento, Luz e calor.
Para presente trabalho iremos abordar a Energia Eolica, onde a energia se manifesta atravez do movimento.
5. Tipos de Energias existentes
Existem dois tipos de Energias : as Energias Renovaveis e as Energias Nao renovaveis ou Fosseis.
Energias Renovaveis : É aquela que é obtida a partir de Fontes naturais capazes de regenerar. Fontes
essas que são por ex : A agua, o vento, a materia organica, o sol, etc. As energias Renovaveis existentes sao:
Hidrica, solar, biomassa, Geotermica, energia das mares, energia das ondas e a Energia Eolica ( Da qual
iremos abordar ).
Energias nao Renovaveis ou Fosseis : É aquela que é obtida a partir de Fontes naturais que nao sao
capazes de se regenerar ( Fontes Fosseis ). Fostes essas que sao por ex: Petroleo, Gas Natural, Carvao mineral,
combustiveis nucleares. As Energias nao Renovaveis existentes sao: Petroleo, Carvao, Gas natural, Energia
Nuclear, Gas natural.
6. Energia Eolica
6.1. Definicao do conceito de Energia EolicaEnergia eolica é uma forma de energia renovavel que surge da geracao do vento ou seja, é a transformacao
da energia do vento em energia util ( electricidade ). Atualmente, a energia eólica, embora pouco utilizada, é
considerada uma importante fonte de energia por se tratar de uma fonte limpa (não gera poluição e não agride o
meio ambiente). O impacto ambiental é geralmente menos problemático do que o de outras fontes de energia.
Grandes turbinas (aerogeradores), em formato de cata-vento, são colocadas em locais abertos e com boa
quantidade de vento. Através de um gerador, o movimento destas turbinas gera energia elétrica.
fig.1 Parque Eólico
6.2. Tipos de Energia EolicaExistem duas formas de transformacao de energia electrica atravez de mecanismos eolicos, que sao:
Aerogeradores de eixo Vertical ou Turbinas de eixo Vertical Aerogeradores de eixo Horizontal ou Turbinas de eixo Horizontal Os moinhos Caseiros
6.2.1. Aerogeradores de eixo Horizontal ou Turbinas de eixo Horizontal ( Definicao e seu Funcionamento ).
Aerogeradores de eixo Horizontal baseiam-se no princípio de funcionamento dos moinhos de vento. São constituídos por turbinas de uma a três pás ou multipás(acima de três pás), com um perfil aerodinâmico.
Existem duas categorias de Aerogeradores de eixo Horizontal :
- Os Frontais ( Upwind ) : o vento sopra pela parte frontal. As pás são rígidas e o rotor é orientado segundo a direção do vento através de um dispositivo motor.
- Retaguarda ( downwind ) : o vento sopra pela retaguarda das pás. O rotor é flexível e auto-orientável.
6.2.1.1. Componentes e Funcionamento do Aerogerador de eixo Horizontal
Pás do Rotor: Capturam a energia eólica e a convertem em energia rotacional no eixo.
Eixo: Transfere a energia de rotação para o gerador.
Nacele: Carcaça onde são abrigados os componentes.
Caixa de Engrenagens: Aumenta a velocidade de rotação do eixo entre o gerador e o cubo do rotor.
Gerador: Usa a energia rotacional para gerar eletricidade utilizando eletromagnetismo.
Unidade de Controle Eletrônico: Monitora todo o sistema, realiza o desligamento da turbina em caso de falha e ajusta o mecanismo de alinhamento da turbina com o vento.
Controlador: Alinha o rotor com a direção do vento.
Freios: Em caso de falha no sistema ou sobrecarga de energia, detém a rotação do eixo.
Torre: Sustenta o rotor e a nacele, além de erguer todo o conjunto a uma altura onde as pás possam girar com segurança e distantes do solo.
Equipamentos Elétricos: Transmitem a eletricidade do gerador pela torre e controlam os elementos de segurança da turbina.
O funcionamento de um Aerogerador Horizontal para a producao de energia Electrica e sua distribuicao
6.2.2. Aerogerador de Eixo Vertical Ou Turbina de Eixo Vertical (Descricao e o seu Funcionamento )
Aerogeradores de eixo vertical(AEVs) tendem a ser mais seguros, mais fáceis de construir, podem ser
montados mais perto do solo e lidam muito melhor com condições de turbulência. Possuem torres baixas,
entre 0,1 e 0,5 vezes a altura do próprio rotor, o que permite a colocação de todo o dispositivo de conversão
de energia (gerador, caixa de velocidades, etc) na base do aproveitamento, o que facilita as operações de
manutenção. Além disso, neste tipo de aerogerador não é necessário o dispositivo de orientação da turbina
face ao vento, tal como acontece nos aerogeradores de eixo horizontal. Possuem também uma velocidade
de arranque mais baixa do que a dos aerogeradores de eixo horizontal, o que lhes dá vantagem em
condições de vento reduzido.
Os dois tipos de estruturas de aerogeradores de eixo vertical mais utilizados baseiam-se no princípio do
accionamento diferencial ou da variação cíclica de incidência da força. Que sao:
- Rotor de Savonius: baseia-se no princípio do accionamento diferencial. Os esforços exercidos pelo
vento em cada uma das faces do corpo oco são de intensidades diferentes, resultando um binário
responsável pelo movimento rotativo do conjunto. O Rotor do tipo Savonius é um dos mais simples, é
movido principalmente pela força de arrasto do ar. Sua maior eficiência se dá em ventos fracos, e pode
chegar a 20%.
- Rotor de Darrieus : baseia-se no princípio da variação cíclica de incidência. Um perfil colocado ao
vento segundo diferentes ângulos fica submetido a forças de intensidade e direção variáveis; a resultante
destas forças gera um binário motor responsável pela rotação do dispositivo. O rotor do tipo darrieus é
constituído por 2 ou 3 pás (como as dos helicópteros), funciona através de força de sustentação tendo assim
uma eficiência melhor que a do rotor savonius, podendo chegar a 40% em ventos fortes.
6.2.3. Turbinas eolicas caseiras
A energia eólica é uma fonte limpa e renovável de energia e é cada vez maior o número de pessoas que
estão em uma busca de reduzir suas contas de energia com energia eólica caseira e também fazer sua parte
para reduzir o impacto ambiental.
É possível fazer um gerador eólico caseiro sem custos muito elevados, mas antes é necessário analisar se o
local onde o gerador será instalado tem ventos constantes.
Material e procedimentos para a criacao de uma turbina Eolica caseira
1º – Vamos precisar de um motor que nos permita gerar energia. Uma opção será o motor DC de alta
voltagem “Amtek 30 volts”, este motor pode ser encontrado facilmente na internet.
2º- Assim que tiver o motor em sua posse, passaremos à fase de construção das pás. Vamos usar tubos de
6 polegadas e 60 cm de cumprimento. Será preciso realizar alguns cortes para que fiquem
aproximadamente iguais aos das figuras abaixo:
3º- Desenvolver um sistema para acoplar as pás ao motor, de forma que possam girar corretamente.
Será preciso furar o aluminio de forma que nos permita a fixação de ambos os componentes.
4º- Fixar as pás, como mostra as figuras abaixo:
5º- Para melhorar a circulação do vento, precisamos encontrar uma cápsula para colocar na frente das pás. As imagens abaixo mostram o antes e o depois da fixação:
6º- Vamos agora desenvolver um sistema de catavento. Isto vai permitir que nosso o gerador esteja sempre
virado para o vento. Ao mesmo tempo podemos fixar o motor á mesma base, como mostram as imagens:
7º- passar à construção da base para suporte acima construído:
8º- Agora precisamos encontrar um sistema eficaz de rolamentos que nos permita que esta base gire consoante a direcção do vento.