Pesquisadores desen­volveram uma nova técnica que emprega sensores e software para monitorar constantemente as forças in­cidentes sobre as pás das turbinas eólicas, um pas­so para o aumento da eficiência por meio da rápida adaptação às condições dos ventos constantemente variáveis. A pesquisa, realizada por engenheiros da Universida­de Purdue e do Laboratório Nacional Sandia faz par­te de um esforço para o desenvolvimento de uma estru­tura mais versátil de turbina eólica. "A meta maior é alimentar um sistema de controle a­tivo com dados vindos de sensores para ajustar os componentes de forma a otimizar a eficiência", diz o estudante de pós-doutorado Jonathan White, da Purdue, que está conduzindo a pesquisa em conjun­to com Douglas Adams, um professor de engenharia mecânica e diretor do Centro de Integridade de Siste­mas da Purdue.

O sistema também pode ajudar a melhorar a confiabilidade das turbinas eólicas, alimentan­do o sistema de controle com informações em tempo-real, de forma a impedir danos catas­tróficos causados por ventos fortes incidentes. "A energia eólica tem um papel cada vez mais importante para a geração de energia elétri­ca", diz Adams. "Os Estados Unidos são, agora, o maior usuário de energia eólica no mun­do. A questão é: o que pode ser feito para as turbinas eólicas que as tornem mais eficien­tes, mais econômicas e mais confiáveis?"

Os engenheiros instalaram sensores - chamados acelerômetros uniaxial e triaxial - no in­terior de uma pá de turbina, durante sua construção. A pá está agora sendo testada em uma turbina eólica de pesquisa no laboratório do Serviço de Pesquisas do Departamento de Agricultura dos EUA em Bushland, Texas. Pessoal do Sandia e do Departamento de Agri­cultura operam as turbinas de pesquisa nessa instalação no Texas. Esses sensores podem ser funcionais em futuras pás de turbina que tenha, "superfícies de controle" e flapes simples como os das asas dos aviões para modificar as características aerodinâmicas das pás para um melhor controle. Uma vez que esses flapes teriam que ser acionados em tempo-real para responder às mudanças no regime de ventos, dados cons­tan­tes vindos de sensores serão críticos.

"Este é um exemplo perfeito de parceria entre um Laboratório Nacional e uma instituição a­cadêmica para o desenvolvimento de inovações, usando os conhecimentos de ambos para alavancar as pesquisas", declarou Jose R. Zayas, gerente do Departamento de Tecnologia de Energia Eólica do Sandia. As descobertas da pesquisa mostram que o emprego de um trio de sensores e o software de controle desenvolvido por White, revelam com precisão quanta força está sendo aplicada nas pás. Purdue e Sandia registraram uma patente provisória da técnica.

As descobertas são detalhadas em um artigo que será publicado em 4 de maio, durante a Conferência & Exibição de Energia Eólica 2009 em Chicago. O artigo foi redigido por White, Adams e os engenheiros do Sandia, Mark A. Rumsey e Zayas. A conferência de 4 dias, organizada pela Associação Americana de Energia Eólica, atrai milhares de participantes e é dirigida principalmente às indústrias. "A indústria está muito interessada em identificar as cargas, ou forças, exercidas sobre as pás das turbinas e predizer a fadiga, e esse trabalho é um passo no sentido de conseguir isto", disse White.

Os principais componentes de uma turbina eólica incluem as pás giratórias, uma caixa de engrenagens e o gerador. As pás de turbina eólica são feitas principalmente de fibra de vidro e madeira balsa, e são, ocasionalmente, enrijecidas com fibra de carbono. "A meta é que o gerador e a turbina funcionem do modo mais eficiente, porém isso é difícil porque a velocidade do vento é flutuante", explica Adams.

"O desejável é ser capaz de con­trolar o gerador ou o passo das pás para otimizar a captura da energia, reduzindo os esfor­ços sobre os componentes da turbina eólica durante ventos excessivamente fortes e au­men­tar essas cargas durante ventos fracos. Além de aumentar a eficiência, isso deve aju­dar a aumentar a confiabilidade As torres das turbinas eólicas podem ter 60 metros ou mais de altura, de forma que a manutenção e a reparação de componentes danificados são muito caras".

(Por João Carlos, Chi vó, non pó, 01/05/2009)