Nesta secção, propomos a descoberta dos diversos tipos de instalações eólica e das diferentesorientações axiais dos aerogeradores.

Tipo de instalação

Um aerogerador ocupa uma reduzida superfície de solo, o que constitui uma vantagem para a sua instalação uma vez que pouco perturba as actividades industriais e agrícolas das proximidades.
Pode encontrar-se um aerogerador individual instalado num local isolado. O aerogerador não se encontra ligado à rede de energia eléctrica nem ligado a outros aerogeradores.
Podem também encontrar-se conjuntos de aerogeradores constituindo um parque eólico. Normalmente estas instalações encontram-se em terra mas, é cada vez mais frequente instalá-las no mar (offshores) onde a presença do vento é mais regular. Este parques eólicos "offshore" permitem a redução dos inconvenientes provocados pelo ruído e pela poluição da paisagem.

Fotografia de um parque eólico
(Fonte : http://valromeysolidaire.free.fr/index/main.php3 )

 

Parque eólico offshore de Middelgrunden (Dinamarca)
(Fonte : http://www.apab.org/fr/page.php?id_rubrique=3&id_sous_rubrique=23 )

Orientação do eixo

Existem diversos tipos de aerogeradores; os dois grandes grupos são: os aerogeradores de eixo vertical e os aerogeradores de eixo horizontal.
Quer de eixo vertical quer de eixo horizontal, o objectivo é gerar um binário motor para movimentar o gerador eléctrico.

Aerogerador de eixo vertical

As torres das eólicas de eixo vertical são baixas; entre 0,1 e 0,5 vezes a altura do próprio rotor, o que permite a colocação de todo o dispositivo de conversão de energia (gerador, caixa de velocidades, etc) na base do aproveitamento, facilitando assim as operações de manutenção. Além disso, neste tipo de aerogeradores, não é necessário o dispositivo de orientação da turbina face ao vento, tal como acontece nos aerogeradores de eixo horizontal. Por outro lado, o vento junto ao solo é de mais fraca intensidade o que implica um menor rendimento deste tipo de aerogeradores e a torre fica sujeita a elevados esforços mecânicos. É por estas razões que, actualmente, os construtores privilegiam os aerogeradores de eixo horizontal.
Os dois tipos de estruturas de aerogeradores de eixo vertical mais utilizados baseiam-se no princípio do accionamento diferencial ou da variação cíclica de incidência da força.

•  O rotor de Savonius baseia-se no princípio do accionamento diferencial. Os esforços exercidos pelo vento em cada uma das faces do corpo oco, são de intensidades diferentes, resultando um binário responsável pelo movimento rotativo do conjunto.

Esquema do princípio de funcionamento do rotor de Savonius

Esquema do rotor de Savonius
(Fonte :http://muextension.missouri.edu/explore/agguides/agengin/g01981.htm)

•  O rotor de Darrieus baseia-se no princípio da variação cíclica de incidência. Um perfil colocado ao vento segundo diferentes ângulos, fica submetido a forças de intensidade e direcção variáveis; a resultante destas forças gera um binário motor responsável pela rotação do dispositivo.

Fotografia de um aerogerador de Darrieus
(Fonte : http://www.jura.ch/lcp/forum/energies/vent.html )

 

Esquema do rotor de Darrieus
(Fonte :http://muextension.missouri.edu/explore/agguides/agengin/g01981.htm)

Aerogerador de eixo horizontal

Os aerogeradores de eixo horizontal baseiam-se no princípio de funcionamento dos moinhos de vento. São constituídos por turbinas de uma a três pás com um perfil aerodinâmico. A turbina de 3 pás é a mais comum pois constitui um bom compromisso entre coeficiente de potência, custo, velocidade de rotação bem como uma melhor estética relativamente às turbinas de 2 pás.
As eólicas de eixo horizontal são as mais utilizadas, também porque o seu rendimento aerodinâmico é superior às de eixo vertical, estão menos expostas aos esforços mecânicos e o seu custo é mais baixo.

Fotografia de uma eólica de eixo horizontal e de um moinho de vento
(Fonte : http://www.diebrennstoffzelle.de/alternativen/wind/index.shtml )

Existem duas categorias de eólicas de eixo horizontal:

•  Frontais ("upwind")  : o vento sopra pela parte frontal. As pás são rígidas e o rotor é orientado segundo a direcção do vento através de um dispositivo motor.

Esquema de uma eólica de eixo horizontal "upwind"

•  Retaguarda ("downwind")  : o vento sopra pela retaguarda das pás. O rotor é flexível e auto-orientável.

Esquema de uma eólica de eixo horizontal "downwind"

A colocação da turbina no topo é a forma mais utilizada por ser a mais simples e a que conduz a melhores resultados para grandes potências; são menores os esforços de manobra e melhor a estabilidade.
As pás da turbina devem sempre ser orientadas segundo a direcção do vento, para o que existem dispositivos mecânicos de orientação.
Actualmente, as eólicas de eixo horizontal com um rotor do tipo hélice, representam um interesse importante para a produção de electricidade em grande escala.