Design de pás para microturbinas eólicas de eixo horizontal

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Ramos, Silvana dos Santos
• Orientador(a): Cândido, Luis Henrique Alves
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Design; Energia eólica
• Palavras-chave em Inglês: Micro wind turbine; Blades; Blade element-momentum; Wind tunnel
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/263189

O aumento da demanda energética em nível mundial, em decorrência de mudanças nos padrões de vida, acarretou preocupações com o desenvolvimento de energia limpa, visto que a qualidade de vida de determinada sociedade parece estar associada a distintos aspectos, como o próprio consumo de energia. Com vistas a contribuir para a solução desta problemática, a energia eólica tem recebido investimentos. Nesse âmbito, aventa se o potencial de aplicação das microturbinas eólicas, pois, por intermédio desses equipamentos, é possível propiciar eletricidade para distintas regiões ou pequenos dispositivos eletrônicos. Considerando essas particularidades, este estudo se concentra em estabelecer um design de pás para microturbina eólica de eixo horizontal, considerando aspectos de dimensionamento e geometria das pás em escala centimétrica, perfis aerodinâmicos, número de pás e ângulo de ataque. Isso porque o design de pás com uma geometria otimizada pode contribuir para melhor desempenho de microturbinas em regimes de ventos fracos ou turbulentos. A metodologia adotada tem abordagem quantitativa, e os procedimentos técnicos são caracterizados como experimentais, pois foram realizadas mensuração de dados. Com base na literatura, foram analisados dois modelos de pás — o tipo hélice e o tipo loop-type. Para o dimensionamento dos modelos de pás, utilizou-se a Teoria do Momento do Elemento de Pá (em inglês, blade element momentum [BEM]), atribuindo o coeficiente de potência ótimo, conforme teoria de Betz. Após as definições de ângulos de torção e comprimento de corda de perfil, foram modeladas as duas formas de pás em software CAD 3D. Para avaliação dos modelos, foi realizada uma simulação de fluidodinâmica computacional entre as pás por meio do software ANSYS Discovery 2022 R2. Além disso, os modelos foram prototipados e testados em um túnel aerodinâmico. Observou-se que o modelo tipo loop-type apresenta maior conversão da energia cinética comparado ao modelo tipo hélice.