Energia Eólica
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Objetivos de Aprendizagem
1. Adquirir conhecimentos sobre a origem do vento e das suas características temporais e espaciais
2. Adquirir conhecimentos e capacidades de cálculo do potencial eólico de um local
3. Conhecer as principais tecnologias de conversão de energia eólica
4. Adquirir conhecimentos e capacidades para o projecto, dimensionamento e cálculo da produção de energia de sistemas eólicos
Conteúdos Programáticos
1. Introdução
Enquadramento e evolução do aproveitamento da energia eólica.
Situação atual em Portugal e perspectivas de evolução no futuro.
Custos e principais impactos ambientais.
2. Recurso eólico
A energia do vento e o balanço de energia na superfície/atmosfera da Terra.
Equilíbrio hidrostático da atmosfera. Escoamento na atmosfera: força de pressão; força de coriolis; força de atrito e viscosidade. Vento geostrófico. Vento gradiente.
Caracterização do vento: variação no tempo e representação espectral; efeitos locais na estrutura do vento (orografia, rugosidade da superfície, obstáculos).
Caracterização do vento: rosa dos ventos; distribuição de Weibull; Lei de Prandtl; turbulência e intensidade de turbulência.
Avaliação do recurso eólico: medição do vento; determinação dos parâmetros da distribuição de Weibull; determinação dos perfis verticais de velocidade do vento; identificação de locais com elevado recurso eólico; representação do recurso eólico.
Atlas Europeu do vento. Atlas Português do vento.
3. Conversão de energia eólica
Potência eólica disponível e densidade de potência.
Potência máxima aproveitável - Lei de Betz.
Curva de potência. Coeficiente de potência. Velocidade específica de ponta de pá.
Cálculo energético do aproveitamento da energia do vento: produção anual de energia; número de horas equivalentes de funcionamento à potência nominal; número de horas de paragem; velocidade para máxima produção de energia; coeficiente de potencia máximo.
Produção de energia em parques eólicos (onshore e offshore): efeito de esteira; distância entre aerogeradores; distribuição aerogeradores em parques eólicos.
4. Tecnologia
Classificação de aerogeradores: eixo vertical e eixo horizontal; upwind e downwind. Vantagens e desvantagens dos vários tipos de aerogeradores.
Componentes e funcionamento de um aerogerador de eixo horizontal.
Aerodinâmica das pás de um aerogerador: perfis de pás de aerogeradores; ângulo de ataque e ângulo de passo; força de sustentação; força de arrasto.
Controlo de potência: sistemas de passo variável (pitch); sistemas de perda aerodinâmica (stall).
Geradores eléctricos e ligação à rede eléctrica (introdução): geradores síncronos; geradores assíncronos de gaiola; geradores assíncronos duplamente alimentados; conversores/adaptadores de ligação à rede eléctrica.
Turbinas de eixo vertical e microgeradores eólicos.
Métodos de Ensino
Aulas teóricas e teorico-práticas com resolução de problemas. Trabalhos práticos de laboratório e avaliação de recurso eólico (é fornecido acesso a valores reais de velocidade e direção do vento) e dimensionamento de aerogeradores usando software dedicado (software Windographer licenciado - versão profissional).
Avaliação
Bibliografia principal:
Livros
Rui Castro, Uma Introdução às Energias Renováveis: Eólica, Fotovoltaica e Mini-hídrica, IST Press, Lisboa, 2011.
T. Burton, D. Sharpe, N. Jenkins, E. Bossanyi, Wind Energy Handbook, Wiley, UK, 2001.
Gary L. Johnson, Wind Energy Systems, Electronic Edition, Manhattan KS, October 2006.
Vaughn Nelson, Wind Energy – Renewable Energy and the Environment, CRC Press, New York, 2009
Internet
AWEA - American Wind Energy Association (http://www.awea.org)
BWEA – British Wind Energy Association (http://www.bwea.com)
European Wind Atlas (http://www.windatlas.dk)
INETI, UEO, EOLOS - Base de Dados do Potencial Energético do vento em Portugal (http://www.ineti.pt/projectos/projectos_frameset.aspx?id=299)
Windpower Monthly News Magazine (http://www.windpowermonthly.com/)
Métodos de ensino:
Aulas teóricas e teorico-práticas com resolução de problemas. Trabalhos práticos de laboratório e avaliação de recurso eólico (é fornecido acesso a valores reais de velocidade e direção do vento) e dimensionamento de aerogeradores usando software dedicado (software Windographer licenciado - versão profissional).
Métodos de avaliação:
Exame
Realização de um teste escrito (nota mínima de 8 valores).
Trabalho escrito
Realização de um trabalho escrito (nota mínima de 8 valores).
Nota Final
NF = 0,5 Ex + 0,5 Tr
Bibliografia
Livros
- Rui Castro, Uma Introdução às Energias Renováveis: Eólica, Fotovoltaica e Mini-hídrica, IST Press, Lisboa, 2011.
- T. Burton, D. Sharpe, N. Jenkins, E. Bossanyi, Wind Energy Handbook, Wiley, UK, 2001.
- Gary L. Johnson, Wind Energy Systems, Electronic Edition, Manhattan KS, October 2006.
- Vaughn Nelson, Wind Energy – Renewable Energy and the Environment, CRC Press, New York, 2009.
Internet
- AWEA - American Wind Energy Association (http://www.awea.org)
- BWEA – British Wind Energy Association (http://www.bwea.com)
- European Wind Atlas (http://www.windatlas.dk)
- INETI, UEO, EOLOS - Base de Dados do Potencial Energético do vento em Portugal (http://www.ineti.pt/projectos/projectos_frameset.aspx?id=299)
- Windpower Monthly News Magazine (http://www.windpowermonthly.com/)
Equipa Docente
