Geradores eólicos. Caraterísticas elétricas

A produção de eletricidade a partir de energia eólica tem vindo a crescer de forma rápida e sustentada desde 1985. Atualmente, existem geradores eólicos localizados em todo o mundo cuja potência já atinge valores superiores a 3000 MW. As principais tecnologias utilizadas na conversão eletromecânica de energia eólica em energia elétrica são baseadas principalmente em três tipos de máquinas elétricas: • A máquina de Corrente Contínua (Máquina DC) • A máquina Síncrona de Corrente Alternada • A máquina Assíncrona de Indução Estas máquinas apresentam um princípio de funcionamento baseado nas leis da indução eletromagnética, assente no princípio das ações e reações eletromagnéticas, devidamente justificadas pelas leis de Faraday, Lenz e Laplace

Inovar na produção de energia elétrica a partir do vento. O recurso a postes de eletricidade existentes

O vento é utilizado há milhares de anos para suprir as necessidades energéticas da atividade humana. A energia eólica é, como a maioria das fontes de energia renovável, uma forma de energia solar, tendo origem no aquecimento da atmosfera pelo sol, que põe em movimento as massas de ar. A rotação da terra, a forma e cobertura da superfície terrestre e os planos de água, influenciam por seu turno o regime dos ventos, ou seja, a velocidade, direção e variabilidade do vento num determinado lugar. Através de um gerador eólico é possível, pela rotação das pás, converter a energia cinética contida no vento em energia mecânica, que por sua vez é transformada em energia elétrica por intermédio de um gerador elétrico. Produz‐se desta forma energia “limpa”, amiga do ambiente. A energia eólica é já hoje, no mundo inteiro, a energia renovável que produz a maior quantidade de energia elétrica. Estima‐se que a energia total armazenada no vento seja 100 vezes superior a toda a energia necessária pela humanidade hoje. Contudo, esta forma de produção de energia elétrica ainda não foi explorada completamente. Como fazê‐lo utilizando os recursos existentes

Implementação de Aerogeradores em Unidades/Órgãos da Força Aérea

Com a realização desta investigação pretende-se averiguar em que medida é que a Força Aérea Portuguesa poderá beneficiar da implantação de equipamentos eólicos, nas suas instalações. A evolução tecnológica ocorrida desde a revolução industrial levanta sérias consequências para o planeta, devido à procura crescente e constante da sociedade moderna. Efectivamente, após a revolução industrial, a utilização massiva dos combustíveis indutores do efeito de estufa cresceu exponencialmente, provocando o aquecimento global, com os graves impactos que esse facto representa. Para responder com assertividade à actual situação, poderão ser implementadas diversas medidas na vertente do uso racional da energia, na eficiência energética e na produção de energia a partir de fontes renováveis, como sejam: solar, geotérmica, biomassa, oceanos, hidrogénio, hídrica e eólica. Portugal, apesar de continuar dependente do exterior, em termos energéticos, está numa posição cimeira em termos ambientais e energéticos, tendo inclusivamente atingido as metas impostas pela União Europeia, para 2010, relativamente à produção de energia com recurso a fontes renováveis. A Força Aérea Portuguesa tem envidado esforços no sentido de contribuir para a consecução das metas nacionais, nomeadamente através de medidas com vista a aumentar a eficiência energética nas suas instalações. Os estudos de viabilidade, para a implementação de geradores eólicos, em Unidades da Força Aérea Portuguesa, forneceram dados importantes para a realização desta investigação. Abstract: With the attainment of this investigation it is intended to ascertain in what way the Portuguese Air Force will benefit from the implementation of wind equipment, for electrical power generation. The technological evolution occurred since the industrial revolution raises serious consequences for the planet, due to the constant and growing demand of the modern society. Effectively, after the industrial revolution, the massive usage of fuel that induces the greenhouse effect grew exponentially, causing the global warming, with the severe impacts that that fact represents. In order to answer assertively to the current situation, some measures can be implemented in the perspective of the rational use of energy, towards achieving energy efficiency and production of energy from renewable sources, as be: solar, geothermal, biomass, oceans, hydrogen, water and wind. Portugal, despite of still being dependent from the outside, in terms of energy, is in a prominent position in the environmental and energy perspective, having, inclusively, reached the European Union 2010 imposed goals, relatively to the output of energy with resource to renewable springs. The Portuguese Air Force has endeavored efforts in the way to contribute for the attainment of national goals, namely through measures with an aim to increase the energy efficiency in its installations. The feasibility studies, for the implementation of wind generators, carried out in Portuguese Air Force bases, supplied important facts for the execution of this investigation

Dimensionamento, construção e ensaio

A presente dissertação versa sobre a modelação e construção de uma máquina elétrica de ímanes permanentes de fluxo axial, cuja sua aplicabilidade em sistemas de baixas velocidades, como é o caso de geradores eólicos

Análise do comportamento dinâmico de torres de geradores eólicos

Dissertação de mestrado integrado. Mestrado Integrado em Engenharia Civil. Especialização em Estruturas. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 201

Avaliação do impacto da intermitência da geração eólica na estabilidade de tensão de sistemas elétricos de potência utilizando um método de análise de sensibilidade

This work addresses, in a first step, the voltage and frequency control in electrical networks containing wind generation. To this end, four distinct types of wind generators are mathematically modeled and then included in a power flow formulation capable of representing the primary frequency regulation of the grid. In addition, a Coordinated Voltage Control strategy for wind farms composed of Permanent Magnet Synchronous Generators is presented. This strategy allows controlling the magnitude of the terminal voltage of these wind farms and adjusting the reactive power generations of these wind generators. For this purpose, participation factors are used in this control strategy. They are calculated based on the maximum limits of reactive power generation of the machines that participate in the voltage control. Case studies show that wind generators can assist in the primary frequency regulation of the systems and that the proposed voltage control strategy can avoid the premature violation of the reactive power generation limits of the Permanent Magnet Synchronous Generators. This work evaluates, in a second stage, the impact of the intermittent characteristic of the wind generation on the voltage stability of the Electric Power Systems. For this purpose, linear and quadratic sensitivities of the Loading Margin with respect to the wind speed are calculated. These sensitivities are based on the equations inserted into a power flow formulation capable of representing the secondary frequency regulation. With these sensitivities, changes in the Loading Margin due to wind speed perturbations in the wind farms can be estimated. In addition, a sensitivity of the state variables at the system Maximum Loading Point with respect to the wind speed is also obtained during the calculation of the quadratic sensitivity. Based on this sensitivity, the active power generation of the synchronous generators after wind speed perturbations in the wind farms can be estimated. In the analyses performed in this second part of the work two types of wind generators are considered, the Doubly Fed Induction Generators and the Stall Regulated Fixed Speed Wind Generators. Precise estimates of the Loading Margin are obtained in the case studies in networks containing these types of wind generators, demonstrating the effectiveness of the proposed methodology.Este trabalho aborda, em uma primeira etapa, o controle de tensão e frequência em redes elétricas contendo geração eólica. Para tanto, quatro tipos distintos de geradores eólicos são modelados matematicamente e então incluídos em uma formulação de fluxo de potência capaz de representar a regulação primária de frequência da rede. Além disso, uma estratégia de Controle Coordenado da Tensão terminal para fazendas eólicas compostas por Geradores Síncronos de Imãs Permanentes é apresentada. Esta estratégia permite controlar a magnitude da tensão terminal dessas fazendas eólicas e ajustar as gerações de potência reativa desses geradores eólicos. Para isso, fatores de participação são utilizados nesta estratégia de controle. Eles são calculados com base nos limites máximos de geração de potência reativa das máquinas que participam do controle de tensão. Estudos de casos mostram que os geradores eólicos podem ajudar na regulação primária de frequência dos sistemas e que a estratégia de controle de tensão proposta pode evitar a violação prematura dos limites de geração de potência reativa dos Geradores Síncronos de Imãs Permanentes. Este trabalho avalia, em uma segunda etapa, o impacto da característica intermitente da geração eólica na estabilidade de tensão dos Sistemas Elétricos de Potência. Para tanto, sensibilidades lineares e quadráticas da Margem de Carregamento com relação à velocidade do vento são calculadas. Estas sensibilidades baseiam-se nas equações inseridas em uma formulação do fluxo de potência capaz de representar a regulação secundária de frequência. Com estas sensibilidades, alterações na Margem de Carregamento devido a perturbações na velocidade do vento nas fazendas eólicas podem ser estimadas. Além disso, uma sensibilidade das variáveis de estado no Ponto de Máximo Carregamento do sistema com relação à velocidade do vento é também obtida durante o cálculo da sensibilidade quadrática. Com esta sensibilidade das variáveis de estado, a geração de potência ativa dos geradores síncronos após perturbações na velocidade do vento nas fazendas eólicas pode ser estimada. Nas análises efetuadas nesta segunda parte do trabalho dois tipos de geradores eólicos são considerados, os Geradores de Indução Duplamente Alimentados e os Geradores Eólicos de Velocidade Fixa Regulados por Stall (do inglês: travamento). Estimativas precisas da Margem de Carregamento são obtidas nos estudos de casos em redes contendo estes tipos de geradores eólicos, demonstrando a eficácia da metodologia proposta.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio