Novo modelo aerodinâmico revoluciona o design e a operação de turbinas eólicas

modelo aerodinámico aerodynamic model

Novo modelo aerodinâmico revoluciona o design e a operação de turbinas eólicas

Pesquisadores do MIT divulgaram uma teoria aerodinâmica inovadora para rotores que promete transformar o design e a operação de turbinas eólicas e parques eólicos. Publicado na revista Nature Communications em um artigo de acesso aberto por Jaime Liew, pós-doutorando do MIT, o doutorando Kirby Heck e Michael Howland, professor assistente de engenharia civil e ambiental, este novo modelo oferece uma maneira mais precisa de determinar as forças, velocidades do fluxo e potência de um rotor, seja para extrair energia do vento ou aplicar energia como hélice.

A teoria tradicional do momento, desenvolvida no final do século XIX, tem sido amplamente utilizada para prever o desempenho de rotores. No entanto, possui limitações significativas, especialmente em altas velocidades de rotação e diferentes ângulos de lâmina. Em 2019, estudos da Universidade de Stanford mostraram que os rastros de turbinas podem resultar em uma perda de eficiência de 40% nos geradores a jusante. O novo modelo do MIT aborda essas limitações e fornece um cálculo mais preciso do limite de Betz, demonstrando que é possível extrair um pouco mais de energia do que se pensava anteriormente.

Um dos aspectos mais empolgantes desse novo modelo é sua aplicabilidade imediata. Operadores de parques eólicos ajustam constantemente os parâmetros das turbinas, como orientação, velocidade de rotação e ângulo das lâminas, para maximizar a produção de energia mantendo a segurança. O novo modelo oferece uma maneira simples e rápida de otimizar esses fatores em tempo real, potencialmente melhorando a eficiência e a produção dos parques eólicos.

O modelo também tem implicações significativas para o design de rotores. Ele fornece insights que podem levar a designs mais eficientes, mesmo quando desalinhados com o fluxo de ar. Esses designs são particularmente importantes para parques eólicos, onde as turbinas ajustam-se frequentemente às mudanças na direção do vento.

A modelagem precisa dos rastros das turbinas é crucial tanto para o design quanto para a operação dos parques. O novo modelo melhora a compreensão dos efeitos desses rastros, que podem reduzir a energia disponível para turbinas vizinhas. Ao diminuir essas perturbações, a produção total de energia do parque pode ser significativamente aumentada.

Esses novos métodos foram implementados na ferramenta de simulação de turbinas eólicas de código aberto OpenFAST. Os engenheiros podem integrar esse modelo unificado na plataforma para aprimorar métodos existentes, otimizar ainda mais os designs de turbinas eólicas e maximizar o aproveitamento de fontes de energia limpa. A Bentley oferece interoperabilidade com o OpenFAST em suas soluções SACS e MOSES.

Para saber mais sobre as aplicações da Bentley para turbinas eólicas, clique aqui.