Aerogerador offshore SUMR50

A SUMR50 é resultado do trabalho de dois anos e meio de uma equipa de investigadores. Esta equipa desenhou uma turbina eólica marítima de 50MW, sendo seis vezes mais potente que a turbina de 8.8MW que foi instalada recentemente na Escócia pela Vattenfall. Os primeiros testes destas novas turbinas serão realizados durante o final do verão de 2018, no Colorado!

Esta turbina vem mudar o paradigma atual, principalmente devido ao seu design. A atual turbina conta com três pás, posicionadas de modo a enfrentar os ventos de frente (projeto SUMR). Estas pás, desta turbina revolucionária, têm uma orientação contrária, tendo tido uma inspiração a partir das palmeiras (que evoluíram de modo a sobreviver a vendavais e furacões).

Assim, tal como as folhas das palmeiras, dobram-se e cedem consoante a direção do vento. Sendo que quando os ventos sopram fortes, as pás se juntam, de acordo com a direção do vento.

Aerogerador offshore SUMR50 - Pás
Aerogerador offshore SUMR50 – Pás

Eric Loth, presidente do departamento de engenharia mecânica e aeroespacial da Universidade da Virginia é o líder do projeto, tendo dito que “Pretendemos que as pás da turbina estejam o mais alinhadas em torno da carga, para que possamos sair com uma massa estrutural mais baixa, conseguindo assim menos danos”.

A equipa crê que o formato a favor do vento permitirá a instalação de turbinas eólicas marítimas a grande escala por todos os EUA, é que no Atlântico Sul e no Golfo do México as velocidades do vento podem atingir os 320km/h.

Estes estudos datam já de 2015, quando a equipa da Universidade da Virgínia recebeu um financiamento cerca de 3,5 milhões de euros para desenvolver a turbina SUMR de 50MW durante 3 anos, por parte da Agência de Projetos de Investigação Avançada (ARPA-E). Nesta equipa faziam parte investigadores da Universidade de Illinois, Universidade do Colorado, Escola de Minas do Colorado, Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) e os Laboratórios Nacionais Sandia.

Há reuniões regulares com um grupo de assessores da indústria que incluem representantes dos principais fabricantes de turbinas eólicas, como a GE, Siemens Gamesa e da Vestas.

Reuniões com o intuito de apresentar e desenvolver o projeto de lançar uma turbina de 50MW, que irá reduzir o custo da energia eólica marítima em 50% até 2025!

É imperativo no futuro conseguir turbinas eólicas que não sejam necessariamente mais eficientes, mas sim que tenham um custo de instalação e manutenção mais baixo! Como tal, há que ir mais além de modo a conseguir algo diferente e nesse sentido.

Retirar peso das pás

O principal objetivo do processo, passa pro retirar peso das pás da turbina eólica. É que o peso aumenta as cargas globais desde as pás para o centro da turbina, sendo essa a principal limitação para se construir pás cada vez maiores para as turbinas eólicas marítimas, em especial contra o vento!

O investigador Griffith, diz que a redução do peso da pá é essencial para o formato da mesma, e fiabilidade do projeto. As pás das turbinas tradicionais são feitas à base de fibra de vidro, com partes em fibra de carbono. Assim, se incluir mais fibra de carbono, conseguirá uma maior resistência e assim ser mais leve, mas isso tem um custo. É que a fibra de vidro é bem mais barata e tem grande rigidez.

Assim, uma redução do custo da fibra de carbono, projeto que está a ser levado a cabo pelo Departamento de Energia dos EUA, é visto com bons olhos, e algo que se pode adaptar às pás eólicas deste projeto!

Pás segmentadas facilitarão a instalação

A equipa de investigação acredita que as pás tradicionais, quando aplicadas contra o vento, não funcionarão nas turbinas eólicas marítimas para condições extremas.

É que as lonas tradicionais, quando colocadas contra o vento são caras de fabricar, instalar e manter acima de 10 a 15MW. Estas devem ser rígidas, de modo a evitar a fadiga e eliminar o risco das fortes rajadas de vento.

Outra preocupação é a logística. É que com pás que ultrapassem os 100 metros de comprimento – recentemente a GE apresentou uma turbina com pás de 107 metros de comprimento – o envio das pás desde a fábrica para o local do projeto será um grande desafio!

Aerogerador offshore SUMR50 - Pás Segmentadas
Aerogerador offshore SUMR50 – Pás Segmentadas

E a turbina SUMR de 50MW deverá ter umas pás de pelo menos 200 metros de comprimento! Uma dobradiça junto ao centro da turbina, permite que as pás se juntem por completo, protegendo-se dos ventos fortes! E como cada pá será fabricada em cinco ou sete segmentos, será montada no lugar do projeto. Facto que irá permitir que os transportadores não precisem de inventar como transportar as pás.

Estas pás leves serão assim capazes de se transformar consoante o vendo, deformando-se consoante a direção do fluxo do vento!

Protótipos em testes no final do verão 2018

O conceito irá passar da teoria à prática! Será um grande teste para a equipa de investigação, e que irá ocorrer no final do verão. Nesta altura se dará início aos testes com os protótipos das pás construídas a uma escala de uma quinta parte dos 105 metros de largura desenhadas para uma turbina SUMR de 13,2MW.

O rotor de duas pás, com pás de 21 metros, será instalado numa torre com 12 andares ao largo de Boulder, Colorado. Sendo que os materiais e compostos avançados e metais exóticos necessários para a construção das turbinas estão a ser levados a cabo por uma empresa de Washington, a Janicki Industries, sendo esperado que entreguem os primeiros componentes no início do verão!

Se os testes correm bem, a equipa espera instalar uma turbina SUMR de 50MW no início da primavera de 2019!

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