UMA ABORDAGEM PARA O COMPORTAMENTO TRANSIENTE DE TURBINAS EÓLICAS DE EIXO HORIZONTAL (HAWT) UTILIZANDO A TEORIA DO ELEMENTO DE PÃ

Resumo

Neste trabalho foi desenvolvido um modelo matemático eficiente aplicado ao comportamento transiente de Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal (HAWT). Foi levado em consideração a influência da unidade de transmissão na modelagem dinâmica a fim de se obter uma abordagem melhorada para o projeto de sistemas de energia eólica. Em todas as simulações, um rotor de 30 m de diâmetro operando a 20 m/s de velocidade de vento foi utilizado. O sistema de transmissão compreende o momento de inércia, torque eletromagnético e o torque de atrito de todo o sistema. Para solucionar a equação dinâmica não linear em cada intervalo de tempo, o método de Runge-Kutta de 4a ordem foi considerado, enquanto que o método de Newton-Raphson foi aplicado ao regime estacionário. Além disso, para calcular o torque aerodinâmico, a teoria do elemento de pá (BET) foi implementada, uma vez que o torque do rotor é frequentemente calculado através de funções matemáticas aproximadas, principalmente quando aplicados a grandes turbinas eólicas, tal como descrito em várias obras disponíveis na literatura. BET é um método bem conhecido aplicado ao projeto e análise aerodinâmica de turbinas eólicas, o qual apresenta boa concordância com dados experimentais. Para concluir, os resultados para a velocidade de rotação, potência de saída e torque dependentes do tempo mostram bom comportamento quando comparados com Bao; Ye (2001). Uma aplicação utilizando o método BET também foi realizado, o qual produziu resultados consistentes. Palavras-chave: Turbinas eólicas, comportamento dinâmico de HAWT, teoria do elemento de pá.