EFEITO DE GRADE EM TURBINAS EÓLICAS DE EIXO HORIZONTAL COM MÚLTIPLAS PÁS

Resumo

Apesar da sua utilização generalizada, as turbinas eólicas de eixo horizontal enfrentam desafios significativos, particularmente com o efeito de grade, um fenômeno que afeta diretamente a sua eficiência. O efeito de grade surge devido à proximidade das pás das turbinas eólicas, resultando em desvios nas linhas de corrente do vento e alterando a distribuição da pressão entre as seções das pás. Compreender o efeito de grade é crucial para evitar a superestimação da velocidade angular da turbina e evitar avaliações imprecisas da eficiência da turbina; no entanto, há uma falta de modelos preditivos confiáveis na literatura existente. O objetivo principal deste estudo é desenvolver um novo modelo para prever o efeito de grade em turbinas eólicas de eixo horizontal com múltiplas pás, utilizando a Teoria do Momentum do Elemento de Pá (BEMT). O modelo proposto centra-se na racionalização das alterações para corrigir o efeito de grade, incorporando quatro fenômenos delineados por Selig et al. (1995): flutuabilidade, bloqueio sólido, bloqueio de esteira e curvatura aerodinâmica. As equações do estudo representam desenvolvimentos específicos para correção do ângulo de ataque (αc), resultando em coeficientes de sustentação (CLc) e arrasto (CDc) corrigidos. Esta abordagem aumenta a precisão dos parâmetros aerodinâmicos em turbinas com múltiplas pás, tendo em conta a influência do efeito de grade. A validação do modelo BEMT proposto envolveu compará-lo com dados experimentais de John, Vaz & Wood (2020). Os experimentos utilizaram pás retas com aerofólio curvo, comum em turbinas de múltiplas pás. Dados de Bruining (1979) foram incorporados ao modelo BEMT para determinar coeficientes de potência para rotores com múltiplas pás (N = 3, 6, 12 e 24), validando a eficácia do código. Os resultados demonstraram a eficácia do modelo na correção do efeito de grade, mostrando a sua relevância na melhoria da eficiência das turbinas eólicas no contexto global de produção de energia renovável.