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... Além de retificar o sinal proveniente do gerador eólico o controlador deve desempenhar as seguintes funções: caso a potência do gerador eólico supere a energia necessária para carregar as baterias e/ou suprir a carga, o controlador deve habilitar a função dump load (dispositivo utilizado para a dissipação da energia excedente). Outra função desejável mas que não é entregue pela Enersud seria: o princípio de frenagem do freio mecânico e/ou eletromagnético e o método de frenagem tornam a velocidade de rotação da turbina eólica controlável, melhorando assim a eficiência de geração de energia, a estabilidade e aumenta a vida útil do sistema de geração de energia eólica de forma eficaz (Mo et al., 2016 Partindo de velocidades do vento de 0m/s, a função do controlador é garantir que não sejam conectadas as baterias com tensões superiores a 48Vcc. Nos instantes em que a velocidade de ponta de pá ultrapassa o valor definido pelo fabricante, uma tensão retificada e filtrada superior a 48Vcc é gerada, de forma que a energia excedente é dissipada nas resistências elétricas de descarga. ...
É fato que no Brasil não está consolidada a cultura de instalação de aerogeradores em oposição ao que ocorre com a energia fotovoltaica. Os principais motivos para essa diferença são a escassez de equipamentos e o desconhecimento desta tecnologia por parte dos consumidores. Além dos motivos anteriormente citados, inclui-se o custo de aquisição destes sistemas e a falta de condições adequadas tanto para a instalação física como para o aproveitamento do fator ambiental, o vento. A camada limite impacta significativamente no funcionamento e na eficiência aerodinâmica do equipamento. Em certas regiões, ela pode estender-se a altitudes consideráveis, o que requer a instalação de torres de grande porte para os aerogeradores, aumentando, assim, os custos de instalação e manutenção da planta. Todas as formas de geração de energia elétrica têm vantagens e desvantagens e vale lembrar aqui que das formas disponíveis no mercado a energia eólica é a de menor impacto ambiental desde o berço até o túmulo. O presente trabalho considerou, inicialmente, a possibilidade de utilizar um aerogerador de 1200W (vendido comercialmente) acoplado a um controlador de carga desenvolvido especificamente para esta turbina eólica, um banco de baterias e um inversor solar fotovoltaico (não híbrido). Não obstante, não houve sucesso devido à velocidade média do vento no local não ser suficiente para carregar as baterias na proporção que o inversor solar injeta energia na rede elétrica de 220V. Para demonstrar a viabilidade da microgeração eólica, com ou sem o uso de baterias, são apresentados dois equipamentos desenvolvidos por empresas consolidadas no mercado, que com um circuito eletrônico instalado entre o aerogerador e o inversor solar tornam o sistema eólico on grid. Estes projetos consideram velocidades da ordem de 12m/s de vento não turbulento para a potência máxima. Valor não encontrado nem mesmo acima de 200m de altura no local onde o aerogerador de 1200W está instalado. Como solução foi investigado o conceito de mircroturbina hidráulica, operando on grid com o uso de inversor solar. Detalhes dos equipamentos instalados em um sistema em operação são mostrados.
... The controller unit finds the critical conditions by various sensors; thereby, it activates the braking system [82]. The methods for the brake are mechanical, electromagnetic, or mechanical-electromagnetic braking [83]. Figure 9 depicts two ways to install a CFWT: standing (VAWT) and sitting (HAWT). ...
The rapid globalization of the energy crisis and the adverse effects of global warming have caused the need for non-conventional energy resources to be felt more than ever. As a result of this, vertical axis wind turbines (VAWT) have received much attention over the recent decades, and have thus been more developed and used worldwide. The cross-flow wind turbine (CFWT) is a wind turbine in the category of VAWTs, and perfectly suitable for urban applications due to its simplicity, high starting torque at low wind speed, and self-starting capability, even though its low power coefficient as its main drawback has slowed down its widespread use so far. The main aim of this paper is to review the scientific literature and recent developments in the field of CFWTs. The governing equations and turbulence models for the simulation of the turbine are discussed and various wind resource assessment methods for estimating potential site locations, different aspects, and wind energy harvesting systems from buildings are debated. The research gaps, challenges, and future possible works on such turbines and their applications are discussed. Investigations indicate that changing the rotor geometric parameters and adding innovative augmentation devices have been the most widely addressed approaches for making performance enhancement of the wind turbine in the literature. The critical performance-affecting parameters are improved by various innovative designs of the turbine structure or blades, as well as several augmentation techniques, such as guide nozzle, casing, windshield, guide vane, deflector, cowling, etc.
The market for small Vertical Axis Wind Turbines (VAWT) continues to grow rapidly, filling up especially the low wind potential locations. Since the Saudi Government has announced to install 9 GW of wind power by 2032, this ambitious plan could be at least partially improved by the small wind turbines, taking into account the low annual mean wind speed on the most Kingdom of Saudi Arabia territory.
However, the safety and durability of most commercially available VAWT turbines has not been adequately addressed with respect to turbine over speed in high wind speed conditions. The presented research gives a methodology for calculating a cost effective dynamic braking controller, based on a centrifugal mechanical activation spring-load mechanism with pendulum. The analysis is focused on a small two-tier 3 kW Darrieus VAWT, where a mechanically activated friction brake is deployed as the turbine rotational speed approaches a red line. The proposed method makes a small turbine absolutely safe on any available wind speed and/or during accidental electric load switch off. The analysis was made for typically high continental wind speed 25 m/s.
The paper presents the calculation model in VisSim software. Controller parameters were developed as the result of research conducted on functional turbine of the specific size in the model. The experiments covered two different cases: with relatively low spring stiffness coefficient (400 N/m), showing the periodical oscillations of controller pendulum on the cut-out speed. And high spring stiffness coefficient (4000 N/m), which the VAWT rotor can be surely braked at.
The paper is intended to provide the mathematical basis for scientific analysis, as well as providing practical implementation information to engineers building similar turbines, including Savonius, Darrieus, H-Darrieus, Helix shape, V-type and any other types of rotating rotors. The estimated Capacity utilization factor (CUF) of any VAWT, when using the proposed centrifugal mechanical controller, can be increased twice to 82% for on-land small VAWT.
