Análise quase-estacionária de pequena turbina eólica com pás curvadas

VELOSO, Mauro José Guerreiro

Tese

Análise quase-estacionária de pequena turbina eólica com pás curvadas

The installed power generation capacity in renewable energy has stood out in Brazil lately. The Anuário Estatístico Energético Nacional 2023 reported that wind energy improved by 14.3% from 2021 to 2022. Despite the wind energy potential generation in Brazil, there are still obstacles to overcome, i...

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Autor principal:	VELOSO, Mauro José Guerreiro
Grau:	Tese
Idioma:	por
Publicado em:	Universidade Federal do Pará 2023
Assuntos:	Turbinas com pás curvadas Turbina eólica Wind turbine swept blady small wind turbine CNPQ::ENGENHARIAS MEIO AMBIENTE E ENERGIA USO E TRANSFORMAÇÃO DE RECURSOS NATURAIS
Acesso em linha:	https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16055

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spelling	ir-2011-160552024-09-06T17:46:01Z Análise quase-estacionária de pequena turbina eólica com pás curvadas Quasi-stationary analysis of small swept-blade wind turbine VELOSO, Mauro José Guerreiro VAZ, Jerson Rogério Pinheiro http://lattes.cnpq.br/1623983294183975 CHAVES NETO, Antônio Maia de Jesus http://lattes.cnpq.br/3507474637884699 Turbinas com pás curvadas Turbina eólica Wind turbine swept blady small wind turbine CNPQ::ENGENHARIAS MEIO AMBIENTE E ENERGIA USO E TRANSFORMAÇÃO DE RECURSOS NATURAIS The installed power generation capacity in renewable energy has stood out in Brazil lately. The Anuário Estatístico Energético Nacional 2023 reported that wind energy improved by 14.3% from 2021 to 2022. Despite the wind energy potential generation in Brazil, there are still obstacles to overcome, including challenges in research and development. So, researchers have conducted investigations on renewable energy, focusing on studying wind turbines' design and performance evaluation and other efforts to alleviate that task. Hence, research has not been conducted on the dynamic starting behavior of small wind turbines with different blade curvatures in wind power systems. In this sense, the main objective of this work is to analyze the influence of different angles of blade curvature on the dynamic response on starting the coupled turbine-generator set. Newton's second law, the blade element theory, and the extension of the Palmgren method are applied to obtain the wind turbine behavior at the start. The dynamic behavior measurements available in the literature at the start of the straight-blade wind turbine is been applied as a reference baseline to validate the methodology. Numerical simulations demonstrate that during start-up, turbines with straight blades and forward-swept blades start in less time, are approximately 19.9% faster at starting, and require 10.7% less wind speed than turbines with backward-swept blades. Compared to straight-blade turbines, backward-swept blade turbines increase the dissipative torque up to 5.86% and the dynamic efforts by 22%. These results indicate the significance of blade geometry on turbine performance and the existence of a swept angle at which the turbine performs better than other angles of the swept blade. Nos últimos anos, o crescimento da potência instalada em energia renovável tem se destacado no Brasil, em particular a energia eólica, que registou um crescimento de 14,3% entre os anos de 2021 e 2022, segundo dados do anuário estatístico energético nacional de 2023. Apesar desse contexto, relatos mostram que o Brasil enfrenta diversos entraves na geração por energia eólica dentre eles a pesquisa e o desenvolvimento nessa temática. Nesse ambiente, pesquisadores têm realizado estudos em energia renováveis, e, especialmente, em análise de desempenho e projeto em turbinas eólicas, com o propósito de mitigar tal lacuna. Entretanto, essas pesquisas não contemplam análise de desempenho na partida de pequenas turbinas eólicas com diferentes curvaturas de pás. Nesse sentido, este trabalho tem como objetivo principal analisar a influência de diferentes ângulos de curvatura da pá no desempenho durante a partida do conjunto acoplado turbina-gerador, a partir da aplicação da hipótese de regime quase-estacionário, do método estendido de Palmgren e da teoria do elemento de pá. Os resultados experimentais de medições em turbinas de pás retas, disponíveis na literatura, foram empregados como referência e para validação da metodologia. As simulações numéricas mostram que, durante a partida, as turbinas de pás retas e pás curvadas para frente partem em menor tempo, são cerca de 19,9% mais rápidas na partida, e a velocidade do vento mínima necessária para partida é 10,7% menor que das turbinas de pás curvadas para trás. Os resultados mostram, ainda, que as turbinas de pás em arco e curvadas para trás incrementam em até 5,86% o torque dissipativo e aumentam em 22% os esforços dinâmicos em relação às turbinas de pás retas. Esses resultados refletem a importância da geometria da pá no desempenho da turbina e ressaltam a existência de um ângulo de curvatura na qual a turbina apresenta melhor desempenho em relação a outras configurações de curvaturas de pás. UFPA - Universidade Federal do Pará 2023-11-10T14:29:32Z 2023-11-10T14:29:32Z 2023-10-20 Tese VELOSO, Mauro José Guerreiro. Análise quase-estacionária de pequena turbina eólica com pás curvadas. Orientador: Jerson Rogério Pinheiro Vaz;Coorientador: Antônio Maia de Jesus Chaves Neto. 2023. 98 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2023. Disponível em:https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16055 . Acesso em:. https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16055 por Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal do Pará Brasil Instituto de Tecnologia UFPA Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia 1 CD-ROM Disponível na internet via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br
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