Como Funciona a Energia Eólica?

Já em 3.000 anos antes de Cristo, as pessoas usavam esse tipo de energia. Neste artigo consideramos como funciona a energia eólica. Às vezes é muito difícil imaginar o ar como algo fluido. Mesmo assim, o ar é fluido como outros fluidos, exceto que está na forma gasosa e não na forma líquida.

E quando o ar se move rápido (o vento sopra), suas partículas também se movem rápido o suficiente. E movimento significa que há energia cinética que pode ser capturada, assim como a energia da água em movimento é convertida em energia elétrica em usinas hidrelétricas.

Para converter a energia cinética do vento em eletricidade, unidades especiais foram inventadas, turbinas eólicas (moinhos de vento), cujas pás foram especialmente projetadas para capturar a energia cinética do vento.

Seu design é semelhante ao das turbinas hidráulicas: quando o vento gira as pás, a energia cinética é convertida na energia de rotação do rotor, que conecta as pás ao gerador.

O gerador, por sua vez, converte a energia rotacional em energia elétrica. Em essência, gerar eletricidade a partir do vento consiste em convertê-la de um tipo para outro.

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Então como funciona a energia eólica?

Para começar a dizer como funciona a energia eólica, é interessante saber que por incrível que pareça, aparece graças ao sol. Quando o sol aquece uma área da Terra, o ar dessa área recebe parte da energia térmica.

Quando uma determinada temperatura é atingida, o ar quente começa a subir, porque com o mesmo volume, o ar quente é mais leve que o frio (graças a isso, os balões voam).

Partículas de ar mais rápidas (“mais quentes”) criam mais pressão do que partículas de ar frio mais lentas, portanto, menos delas são necessárias para manter a pressão de ar normal em uma determinada altitude.

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Como o ar se transforma em energia eólica?

Quando o ar quente sobe, o ar frio tende a preencher o espaço resultante. O ar que se move para preencher o espaço é o vento.

Se você colocar um objeto em forma de pás de hélice no caminho do vento, o vento vai pressioná-los, transferindo parte de sua energia para a rotação das pás. Assim, uma turbina eólica converte energia eólica.

O mesmo princípio permite que um veleiro. Quando o vento pressiona a vela, o barco ao qual está fixada flutua. Nesse caso, a energia eólica é convertida na energia do movimento do barco.

Um pouco de história

Já em 3000 aC, no antigo Egito, as pessoas começaram a usar a energia eólica em navios à vela. A vela permitiu que o barco navegasse na presença do vento.

Os primeiros moinhos de vento para moer grãos surgiram em 2.000 aC na antiga Babilônia ou em 200 aC. na antiga Pérsia, os dados dependem de várias fontes e não são conhecidos exatamente.

Esses primeiros dispositivos consistem em uma ou mais hastes verticais, no fundo das quais eram colocadas mós, conectadas a uma haste giratória movida pelo vento.

A ideia de usar o vento para moer rapidamente se espalhou por todo o Oriente Médio, muito antes do surgimento dos moinhos de vento na Europa.

A partir do século 11, os cruzados europeus trouxeram essa ideia para casa, e só então apareceu o tipo de moinhos a que estamos acostumados hoje.

O desenvolvimento moderno da tecnologia de geração de eletricidade a partir do vento começou na década de 1930, quando cerca de 600.000 moinhos de vento abasteciam as áreas rurais com eletricidade e água corrente.

À medida que as redes de energia se espalharam por fazendas e vilas, o uso da energia eólica diminuiu, mas foi trazida à tona novamente (especialmente nos Estados Unidos) durante a crise do petróleo no início dos anos 1970.

Em meados da década de 1980, as turbinas eólicas tinham uma potência máxima de cerca de 150 kW. Porém, já em 2006, as turbinas comerciais podiam produzir mais de 1 MW de potência, e agora existem exemplos com capacidade de até 4 MW.

De lá pra cá muita coisa mudou com as tecnologias, no entanto sobre como funciona a energia eólica em tese continua a mesma coisa.

A turbina eólica mais simples tem três partes importantes:

  • Rotor e pás – as pás atuam como uma vela no sistema; em sua forma mais simples, eles agem como uma barreira contra o vento (as pás mais modernas vão além do método de barreira). Quando as pás giram sob a influência do vento, elas transferem parte da energia eólica para o rotor.
  • Eixo – o eixo da turbina eólica de um lado é fixado no centro do rotor. Quando o rotor gira, o eixo também gira, então o rotor transfere sua energia mecânica do movimento de rotação para o eixo, que por sua vez a transfere para o gerador fixado em sua outra extremidade.
  • Gerador– no caso mais simples, um gerador é um dispositivo muito simples. Ele usa o fenômeno da indução eletromagnética para criar uma tensão (diferença de potencial).

A tensão pode ser considerada como pressão elétrica, a força que faz com que os elétrons se movam e criem uma corrente elétrica. A tensão e a corrente são geradas no gerador ao mesmo tempo.

Um gerador simples consiste em ímãs e um condutor. O condutor geralmente é um fio trançado em uma bobina. Dentro do gerador, o eixo é conectado a um conjunto de ímãs permanentes que estão localizados ao redor da bobina.

Se você tiver um condutor rodeado por ímãs e uma dessas partes girar em relação à outra, ocorre um fenômeno de indução eletromagnética, que por sua vez induz uma diferença de potencial no condutor.

Quando as lâminas e o rotor giram o eixo, o eixo gira o conjunto magnético, que induzem uma diferença de potencial na bobina. Graças a essa diferença de potencial, é gerada uma corrente elétrica alternada, que é então transmitida pelos fios aos consumidores.

Tecnologia moderna

Quando se trata de turbinas eólicas modernas, deve-se ter em mente que existem dois tipos: com orientação horizontal e vertical. Turbinas eólicas de orientação vertical são bastante raras no momento.

Nas turbinas verticais, o eixo é colocado na vertical, perpendicular ao solo. Essas turbinas estão satisfeitas com qualquer direção do vento, ao contrário de suas contrapartes horizontais, portanto, nenhum ajuste adicional é necessário quando a direção do vento muda.

No entanto, as turbinas verticais não podem começar a se mover sozinhas, para isso precisam de uma força de partida de uma instalação elétrica. Ao contrário das torres de modelos horizontais, essas turbinas usam braçadeiras porque, portanto, o rotor fica em uma altura baixa.

Altitudes mais baixas geralmente significam menos vento, então as turbinas verticais são menos eficientes do que as turbinas horizontais.

Por outro lado, todos os equipamentos estão localizados no nível do solo, por isso são fáceis de instalar e manter, ao mesmo tempo, tais turbinas requerem grandes áreas.

Espero que tenha entendido sobre como funciona a energia eólica, até a próxima!

Esse conteúdo foi desenvolvido em parceria com o site Solar Eólica Renovável, um site especializado em energia renovável para você ficar atento sobre o assunto.

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