Desde que agricultores de todo o país começaram a usar turbinas eólicas para bombear água em 1800, os americanos entenderam os benefícios da energia eólica. As crises energéticas da década de 1970 enfatizaram a importância da energia eólica como uma fonte de energia barata, limpa e renovável, e a Lei de Política Energética de 1992 tomou medidas para impulsionar seu desenvolvimento. Turbinas eólicas não são difíceis de entender, e estão se tornando cada vez mais eficientes, poderosas e onipresentes.

Gerando eletricidade por indução

O princípio por trás da geração de energia em uma turbina eólica é basicamente o mesmo como atrás de energia hidroelétrica, combustível fóssil e até energia nuclear. O coração da turbina é uma bobina de indução magnética que gera corrente alternada quando um rotor magnetizado gira ao redor ou dentro de um estator estacionário. No caso de uma turbina eólica, é o vento que fornece energia para girar o rotor. A eletricidade que o gerador produz viaja ao longo das linhas de transmissão para ser usada diretamente pelo proprietário da turbina, ou para entrar em uma rede de distribuição para os clientes da concessionária.

Componentes de uma turbina

O corpo de uma turbina eólica é a nacela, que abriga o gerador, bem como uma série de engrenagens de acionamento. As pás estão presas ao poço, e a nacela fica no topo de uma torre tão alta quanto possível para permitir que as pás capturem a quantidade máxima de vento. A nacela também abriga um controlador que recebe dados de um anemômetro, que mede a velocidade do vento, e uma palheta, que mede a direção do vento. O controlador pode iniciar e parar a turbina, bem como fazer ajustes para compensar a velocidade do vento. A nacela também abriga um freio mecânico que bloqueia as pás e um acionador de passo que ajusta o ângulo da lâmina para minimizar a sustentação em ventos fortes.

A função das engrenagens

Quando o vento sopra, o o controlador orienta a nacela para enfrentá-lo e as lâminas especialmente moldadas começam a girar lentamente. É difícil acreditar, observando desde o início que uma rotação tão lenta - aproximadamente 20 rpm em unidades industriais - pode produzir eletricidade, mas as engrenagens dentro da nacele aumentam a velocidade de rotação do eixo do rotor do gerador para entre 1.200 e 1.800 rpm , o que é suficiente para gerar eletricidade. Não é importante que as pás girem rapidamente - na verdade, elas representam um perigo para as aves e para as pessoas no solo se elas girarem muito rápido. As lâminas são finamente balanceadas para gerar energia mesmo em ventos fracos, e o acionamento de passo e o controlador diminuem a velocidade quando o vento está forte.

Projetos em evolução

Turbinas eólicas residenciais menores geralmente incorporam verticais sistemas de lâminas de eixos - estes convertem energia eólica em eletricidade pelo mesmo princípio que as turbinas de eixo horizontal, e podem ser pequenos o suficiente para serem montados no telhado de uma casa. O refinamento do design da lâmina para melhor captar o vento é um importante desenvolvimento contínuo para turbinas de eixo horizontal industriais e residenciais. Além disso, os fabricantes estão produzindo pás mais longas e torres mais altas para que as turbinas possam aproveitar ventos mais rápidos em altitudes mais altas. A maioria das turbinas agora inclui amortecedores de vibração para reduzir o ruído e os controles ativos de passo para garantir que as turbinas possam continuar a girar com segurança e gerar eletricidade mesmo em ventos fortes.