Como a turbina eólica avança

Com mais de 350.000 turbinas eólicas atualmente em uso em todo o mundo, o vento continua a ser uma das formas de energia renovável que mais cresce. Em 2021, 93,6 GW de novas instalações elevaram a capacidade global acumulada de energia eólica para 837 GW, mostrando um crescimento anual de 12%. O Global Wind Report 2022 observa que 557 GW de nova capacidade serão adicionados nos próximos cinco anos – mais de 110 GW de novas instalações a cada ano até 2026.

Pergunta:Sabemos que as turbinas eólicas são uma fonte de geração de energia renovável, quanta energia é produzida a partir de uma única turbina?

Bucci: As turbinas eólicas atuais são máquinas de precisão altamente técnica, utilizando a mais recente tecnologia digital e informática para maximizar a potência de cada rajada de vento. Uma turbina eólica de tamanho médio de 2 MW pode gerar eletricidade suficiente para abastecer cerca de 1.000 residências. Operando 24 horas por dia, 7 dias por semana, com uma expectativa operacional de 98% ao longo de 20 anos, as turbinas eólicas funcionam em ambientes extremamente dinâmicos onde a confiabilidade é fundamental.

P:As turbinas eólicas continuarão a complementar a meta global de emissões zero nos próximos anos?

Bucci: As turbinas eólicas são fundamentais para atingir o objetivo da Agência Internacional de Energia de atingir zero emissões líquidas até 2050. Isto significa que toda a eletricidade produzida terá zero emissões de carbono e ajudará a limitar o aumento da temperatura global a 1,5ºC. E à medida que as turbinas eólicas aumentaram de tamanho, também aumentou a sua capacidade de produção, com os sistemas controlados pelo passo a tornarem-se a escolha padrão para ganhos de eficiência.

P:Você pode nos contar mais sobre sistemas controlados por pitch?

Bucci: Com pás moldadas que se ajustam e giram para maximizar a produtividade, o controle ativo de inclinação permite que a configuração de uma turbina eólica opere com eficiência em qualquer velocidade do vento. Ao gerenciar ativamente o ângulo da pá, os operadores podem otimizar a energia rotacional do vento, independentemente da velocidade do vento.

Alojado dentro do atuador de passo da turbina eólica, um cilindro hidráulico de passo controla o movimento, girando levemente as pás do rotor da turbina e ajustando o passo para alterar a velocidade do vento. Se a velocidade do vento for lenta, o cilindro de passo ajusta o ângulo da pá para aumentar a área de superfície da pá para capturar a energia do vento. À medida que a velocidade do vento aumenta, as pás são inclinadas para reduzir a quantidade de área de superfície em contato com o vento, evitando velocidades rotativas excessivas para proteger a integridade do sistema. O arrasto em velocidades de vento mais altas também afeta negativamente a eficiência do sistema e a alteração do passo das pás pode melhorar drasticamente o desempenho.

P:Que tipo de configurações de vedação são necessárias para o cilindro de passo?

Bucci: O sistema de vedação deve ser capaz de operar a pressões de 3.625 psi (250 bar) com pressão linear constante nas vedações da haste e do pistão e cargas laterais diferenciais que controlam o posicionamento. Ao segurar a pá da turbina em ângulo, na extensão e retração da haste do cilindro de passo, o sistema de vedação não deve apresentar qualquer desvio ou deslizamento. Isso pode resultar na deterioração do passo da lâmina e na redução drástica da eficiência. As vedações também devem liberar facilmente sua posição de retenção com vibração e fricção mínimas, ou deslizamento, e mover-se de maneira linear e suave. Isto requer materiais de vedação de baixo atrito.

Além disso, as vedações devem demonstrar características de desgaste mínimo e facilitar o movimento dinâmico contínuo em cursos curtos. Estes, que ocorrem em média 900 vezes por hora, podem causar desgaste particularmente agressivo, pois a vedação não consegue flexionar totalmente e aliviar a tensão como faria em aplicações de curso longo.

P:Que tipos de materiais são usados ​​para vedação de turbinas eólicas?

Bucci:Os materiais padrão de vedação de cilindros hidráulicos podem ser insuficientes e materiais de baixo desgaste, como compostos à base de politetrafluoroetileno (PTFE) preenchidos com agentes antidesgaste e um durômetro rígido, uretano estável, são necessários para prolongar a vida útil.