Influência do ângulo de Pitch no desempenho de um aerogerador de pequeno porte projetado com o perfil aerodinâmico NREL S809

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Fonseca, Monique Regina
• Orientador(a): Rocha, Paulo Alexandre Costa
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Engenharia mecânica; Energia eólica; Aerodinâmica
• Link de acesso: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/5079

O controle do ângulo pitch é uma técnica amplamente usada para controlar a resposta aerodinâmica de um aerogerador de eixo horizontal (HAWT). Embora o controle do pitch seja encontrado quase que exclusivamente em grandes HAWTs, sua utilização para as pequenas não pode ser desconsiderada, apesar do fato de que os meios eletrônicos para essa função tendem a aumentar o custo do aerogerador. Este tipo de controle é de grande importância para evitar problemas estruturais ao aerogerador, causado pelas altas velocidades do vento, ou para configurar a taxa de velocidade de ponta da turbina para seu valor de projeto. Este trabalho tem o objetivo de promover um estudo comparativo da influência da variação do ângulo de pitch no desempenho de um aerogerador de pequeno porte, através de uma análise comparativa de dados experimentais. Uma pá de raio 1,5m com perfil aerodinâmico NREL S809 foi projetada a partir dos conceitos baseados na teoria do momento do elemento de pá (BEM), seguindo as premissas de operação em velocidade variável, e velocidade específica de projeto igual a 7. Os parâmetros geométricos de afilamento e torção foram definidos para construção da pá que foi usada na montagem de um protótipo experimental. O protótipo, juntamente com um sistema de aquisição de dados, foram utilizados em testes de campo com o intuito de se obter dados experimentais de operação em diferentes ângulos de pitch. Esses dados foram usados em uma análise estatística comparativa, baseada na análise de variância e no teste de médias, para avaliação do desempenho do aerogerador. Resultaram desta análise que: em intervalos de velocidade específica baixos não foram observadas diferenças no desempenho do aerogerador; enquanto que nos intervalos de velocidade específica mais próximos ao de projeto houve uma diferença estatisticamente significativa entre médias, o que significa do ponto de vista físico, que a variação no ângulo de pitch afeta o desempenho do aerogerador. Observou-se ainda que o coeficiente de potência para operação em ângulo de pitch de 30,1°, mostrou-se maior a baixos valores de velocidade específica, o que demonstra a necessidade de um mecanismo de controle de pitch para operação a velocidades de vento e de rotações mais baixas.