Conversao de Energia Eolica em Eletrica: Termopar, Turbina e Gerador

CONVERSÃO DA ENERGIA 1 2 Explique a conversão de energia eólica em energia elétrica aproximadamente uma lauda 3 Identificar e definir a eficiência de conversão de energia aproximandamente uma lauda Questão 1 I O processo de conversão de energia do termopar é de energia térmica em elétrica por exemplo sensores de temperatura II O processo de conversão de energia da turbina é de energia térmica em elétrica por exemplo usinas termelétricas III O processo de conversão de energia do gerador é de energia mecânica em elétrica 2 Explique a conversão de energia eólica em energia elétrica aproximadamente uma lauda Figura 1 Princípio da Conversão de Energia Elétrica do vento em energia elétrica As turbinas eólicas são usadas para converter a energia do vento em energia elétrica Essa conversão segue duas etapas 1 I Primeiramente na turbina que remove a porção da energia cinética disponível para conversão em energia mecânica II No gerador que recebe a energia mecânica e a converte em energia elétrica que é então transmitida para a rede da concessionária A função da caixa de engrenagens é reduzir a velocidade de acionamento do gerador ela se faz necessária devido ao fato de haver diferenças de velocidade entre a turbina baixa velocidade e gerador alta velocidade De acordo com a Lei de Indução de Faraday 17911867 o princípio físico de funcionamento de qualquer máquina é a força eletromotriz produzida pela variação de um campo magnético em que o estator e o rotor são respectivamente as partes fixa e móvel de uma máquina 1 Como o rotor precisa ser alimentado com uma corrente de magnetização excitação em corrente alternada o campo magnético do gira a uma velocidade determinada conjuntamente pelo número de polos no enrolamento da máquina de indução e pela frequência da corrente isto na velocidade síncrona Portanto como a máquina de indução está atuando como gerador na conversão da energia eólica em elétrica logo a velocidade de rotação é maior que a velocidade síncrona logo um campo magnético é induzido entre o rotor e o campo girante do estator por um movimento relativo o chamado escorregamento que causa uma corrente no enrolamento do rotor que consequentemente é injetada na rede de distribuição após passar de retificação haja vista que a frequência de saída do gerador não é de 60 Hz sendo está frequência majoritariamente utilizada no Brasil 2 Identificar e definir a eficiência de conversão de energia aproximadamente uma lauda Podese definir a eficiência de conversão de energia como sendo a razão entre a potência de saída e a potência de entrada De modo que a conversão da energia pode ser de várias formas por exemplo energia solar em energia elétrica como nos casos dos painéis fotovoltaicos energia química em energia elétrica sendo este processo de conversão utilizado pela bateria dos carros energia elétrica em energia mecânica como no acionamento de motores elétricos sendo estes alguns exemplos de diversos processos existentes No que tange a eficiência energética todo processo de conversão de energia possui perdas alguns mais acentuados que outros um claro exemplo é a lâmpada incandescente que tem apenas 6 de eficiência 1 ou seja apenas 6 da energia que abastece a lâmpada é convertida em energia na forma luminosa assim lâmpadas incandescentes atualmente são minorias nos estabelecimentos comerciais e residenciais A termodinâmica através da 1 e 2 Leis fornece ferramentas para se definir eficiência energética de modo mais preciso e ter indicadores quantitativos para definila A eficiência energética de acordo com a Primeira Lei da Termodinâmica é chamada de eficiência térmica ou eficiência de entalpia onde mensura a quantidade de energia contida na entrada do processo de conversão e a energia resultante deste processo por exemplo o caso da lâmpada incandescente citado anteriormente De acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica as eficiências de conversões são baseadas em definições de limites ideais de processos e são úteis para indicar os limites teóricos de eficiência de conversão por exemplo quando estamos nos referindo a eficiência de conversão da energia cinética do vento que move as pás de uma turbina eólica a eficiência deste processo é de aproximadamente 59 sendo também conhecido como Limite de Betz Portanto a compreensão mais difundida e mais útil de eficiência energética referese a maneiras de consumir menos energia para realizar a mesma quantidade de serviço ou seja significa diminuir a quantidade de energia primária destinada a produzir um bem ou serviço de energia REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1 Gilberto M Jannuzzi Sistemas Energéticos Faculdade de Engenharia Mecânica UNICAMP Questão 1 I O processo de conversão de energia do termopar é de energia térmica em elétrica por exemplo sensores de temperatura II O processo de conversão de energia da turbina é de energia térmica em elétrica por exemplo usinas termelétricas III O processo de conversão de energia do gerador é de energia mecânica em elétrica 2 Explique a conversão de energia eólica em energia elétrica aproximadamente uma lauda Figura 1 Princípio da Conversão de Energia Elétrica do vento em energia elétrica As turbinas eólicas são usadas para converter a energia do vento em energia elétrica Essa conversão segue duas etapas 1 I Primeiramente na turbina que remove a porção da energia cinética disponível para conversão em energia mecânica II No gerador que recebe a energia mecânica e a converte em energia elétrica que é então transmitida para a rede da concessionária A função da caixa de engrenagens é reduzir a velocidade de acionamento do gerador ela se faz necessária devido ao fato de haver diferenças de velocidade entre a turbina baixa velocidade e gerador alta velocidade De acordo com a Lei de Indução de Faraday 17911867 o princípio físico de funcionamento de qualquer máquina é a força eletromotriz produzida pela variação de um campo magnético em que o estator e o rotor são respectivamente as partes fixa e móvel de uma máquina 1 Como o rotor precisa ser alimentado com uma corrente de magnetização excitação em corrente alternada o campo magnético do gira a uma velocidade determinada conjuntamente pelo número de polos no enrolamento da máquina de indução e pela frequência da corrente isto na velocidade síncrona Portanto como a máquina de indução está atuando como gerador na conversão da energia eólica em elétrica logo a velocidade de rotação é maior que a velocidade síncrona logo um campo magnético é induzido entre o rotor e o campo girante do estator por um movimento relativo o chamado escorregamento que causa uma corrente no enrolamento do rotor que consequentemente é injetada na rede de distribuição após passar de retificação haja vista que a frequência de saída do gerador não é de 60 Hz sendo está frequência majoritariamente utilizada no Brasil 2 Identificar e definir a eficiência de conversão de energia aproximadamente uma lauda Podese definir a eficiência de conversão de energia como sendo a razão entre a saída entre a potência de saída e a potência de entrada De modo que a conversão da energia pode ser de várias formas por exemplo energia solar em energia elétrica como nos casos dos painéis fotovoltaicos energia química em energia elétrica sendo este processo de conversão utilizado pela bateria dos carros energia elétrica em energia mecânica como no acionamento de motores elétricos sendo estes alguns exemplos de diversos processos existentes No que tange a eficiência energética todo processo de conversão de energia possui perdas alguns mais acentuados que outros um claro exemplo é a lâmpada incandescente que tem apenas 6 de eficiência 1 ou seja apenas 6 da energia que abastece a lâmpada é convertida em energia na forma luminosa assim lâmpadas incandescentes atualmente são minorias nos estabelecimentos comerciais e residenciais A termodinâmica através da 1 e 2 Leis fornece ferramentas para se definir eficiência energética de modo mais preciso e ter indicadores quantitativos para definila A eficiência energética de acordo com a Primeira Lei da Termodinâmica é chamada de eficiência térmica ou eficiência de entalpia onde mensura a quantidade de energia contida na entrada do processo de conversão e a energia resultante deste processo por exemplo o caso da lâmpada incandescente citado anteriormente De acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica as eficiências de conversões são baseadas em definições de limites ideais de processos e são úteis para indicar os limites teóricos de eficiência de conversão por exemplo quando estamos nos referindo a eficiência de conversão da energia cinética do vento que move as pás de uma turbina eólica a eficiência deste processo é de aproximadamente 59 sendo também conhecido como Limite de Betz Portanto a compreensão mais difundida e mais útil de eficiência energética referese a maneiras de consumir menos energia para realizar a mesma quantidade de serviço ou seja significa diminuir a quantidade de energia primária destinada a produzir um bem ou serviço de energia REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1 Gilberto M Jannuzzi Sistemas Energéticos Faculdade de Engenharia Mecânica UNICAMP