Modelos de computador mostram vantagens claras em novos tipos de turbinas eólicas

Os pesquisadores modelaram a dinâmica dos fluidos de turbinas eólicas com vários rotores e como eles interagem em parques eólicos. A pesquisa demonstra uma clara vantagem para um modelo de turbina com quatro rotores.

Com 220 metros de diâmetro, as turbinas eólicas do futuro parque eólico Dogger Bank, no Mar do Norte, são as maiores do mundo ainda. Porém, grandes, maiores e maiores não são necessariamente os melhores quando se trata de turbinas eólicas.

Pesquisadores da Universidade de Aarhus e da Universidade de Durham, no Reino Unido, modelaram a dinâmica de fluidos de turbinas eólicas com vários rotores por meio de simulações numéricas de alta resolução, e verifica-se que as turbinas eólicas com quatro rotores em uma fundação têm várias vantagens.

Uma turbina eólica colhe energia do vento que entra, mas quando o vento passa através das pás da turbina, é criada uma região com velocidades mais baixas do vento e maior turbulência, denominada esteira da turbina eólica. Uma segunda turbina eólica a jusante é afetada por essa turbulência de várias maneiras. Primeiro, produz menos energia e, em segundo lugar, a carga estrutural é aumentada.

“No estudo, descobrimos que turbulência e correntes na sequência das turbinas se recuperam muito mais rápido com turbinas com vários rotores. Isso significa que, com multi-rotores, uma segunda turbina a jusante produzirá mais energia e estará sujeita a menos carga e estresse, porque a turbulência é correspondentemente menor “, diz Mahdi Abkar, professor assistente do Departamento de Engenharia da Universidade Aarhus e especialista em física de fluxo e turbulência.

Uma turbina eólica com mais de um rotor cria menos turbulência e o vento é “restaurado” mais rapidamente, o que significa uma maior produção de energia. E esse é um conhecimento importante no momento em que as turbinas eólicas estão se tornando cada vez maiores e, portanto, também cada vez mais caras.

“Você sempre pode aumentar sua produção de energia aumentando o diâmetro das pás do rotor, mas há grandes desafios estruturais na construção dessas construções maciças com diâmetros superiores a 150 metros. Os requisitos de material aumentam, o transporte das estruturas é pesado e caro, e torna-se mais caro manter as turbinas eólicas “.

Uma turbina com quatro rotores custa aprox. 15% menos para construir do que uma turbina com um rotor, mesmo que as pás cubram a mesma área no total. Ao mesmo tempo, uma construção com quatro rotores é muito mais leve e, portanto, mais fácil de transportar. E se um dos rotores parar de funcionar, o restante da turbina ainda produzirá energia, diferentemente das turbinas eólicas comuns.

Fonte da Matéria: Physics of Fluids

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