Tese de mestrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2010Devido à crise energética e problemas ambientais, houve uma forte aposta na diversificação de recursos energéticos, particularmente nas energias renováveis, de forma a assegurar a diversidade e a segurança no abastecimento de energia. A Energia eólica é uma das mais promissoras, sendo utilizada em pequena e grande escala, maioritariamente em parques eólicos capazes de gerar grande quantidade de energia. O diâmetro do rotor tem aumentado significativamente ao longo dos anos, sendo necessário estudar os efeitos adversos que ocorrem nas pás durante a sua rotação. A interferência aerodinâmica que ocorre, quando as pás de uma turbina de eixo horizontal, se encontram próximas da torre, é designada efeito sombra. Este efeito provoca um défice da velocidade do vento causado pela obstrução da torre quando cada pá passa à frente dessa no seu movimento de rotação, causando perda de potência e vibrações na estrutura. Este efeito é mais significativo quando o rotor se encontra a jusante da torre, downwind, provocando flexões nas pás e contribuindo para o seu stress, aumentando o ruído. Para as turbinas com o rotor a montante, upwind, da torre este efeito é menos significativo sentindo-se no entanto oscilações significativas nos coeficientes aerodinâmicos da pá. O presente trabalho consistiu no estudo deste efeito através de ensaios em túnel de vento dos modelos da torre e da pá, e a determinação dos coeficientes aerodinâmicos desta para o escoamento não perturbado e para o escoamento afectado pelo posicionamento da torre, numa turbina upwind, considerando várias posições relativas da trajectória da pá quando esta passa em frente à torre. Para a realização dos ensaios utilizou-se um perfil alar 2D e um cilindro cujo diâmetro e afastamento da pá foram escalados a partir da pá, tomando a dimensão da corda como referência. Finalmente foram analisados os resultados e constatada a importância desta interferência aerodinâmica.Due to the energy crises and environmental problems the latest development in the energy sector reflected a strong focus on diversification of energy resources particularly in renewable energy in order to ensure diversity and security of energy supply. Wind energy is one of the most promising, being used on small and large scale; mainly in wind farms that can generate large amounts of energy. As the rotor diameter as increased significantly over the years is necessary to study the adverse effects that occur on the blades during their rotation. The aerodynamic interference that occurs when the rotor blades, of a horizontal turbine, are closer to the wind tower is known as tower shadow effect. This effect induces a wind speed deficit caused by obstruction of the tower when each blade passes in front of it during their rotation, causing a decrease of power and induced vibrations in the structure. This effect is more significant when the rotor is located downstream of the tower, downwind, causing inflections in the blades contributing to their stress and increasing the noise. For turbines with the rotor upstream, upwind, of the tower this interference is less significant. However there are significant oscillations in the blades aerodynamic coefficients. This work is to study this effect by testing in a wind tunnel, tower and blade models and to determine blade’s aerodynamic coefficients for undisturbed flow and for the flow affected by the tower, in a upwind turbine considering various positions on the trajectory of the blade as it passes in front of the tower. For the tests we used a 2D airfoil, and a cylinder whose diameter and spacing of the blade has been scaled from the blade, taking the dimension of the chord as a reference. Finally the results confirmed the importance of aerodynamic interference
