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Por que algumas turbinas eólicas estão girando enquanto outras ainda estão próximas?

As turbinas eólicas operam em uma área rural ao norte de Lafayette, Indiana, na quarta-feira, 4 de agosto de 2021.

Os parques eólicos estão se tornando mais populares em Indiana. O estado já possui a quarta maior “fazenda” dos Estados Unidos e produz cerca de 3.500 megawatts de energia eólica, com mais no horizonte.

Moinhos de vento altos e altíssimos produzem pouco mais de 9% de toda a eletricidade usada no estado. Isso é suficiente para abastecer mais de 1 milhão de residências, de acordo com a Clean Energy Association of America.

Com mais projetos em andamento que produzirão outros 302 megawatts e um punhado de projetos de lei propostos nesta sessão da Assembleia Geral, a energia eólica provavelmente continuará a crescer em todo o estado. E com o surgimento de geradores de energia óbvios, surge alguma curiosidade.

Então, para esta versão do Scrub Hub, mudamos para o modelo de transmissão confiável e escolhemos uma pergunta de Teresa, que perguntou: Por que a turbina eólica não está girando agora?

As pás das turbinas eólicas podem atingir velocidades de até 200 milhas por hora, então pode parecer estranho quando algumas estão girando tão rápido enquanto as pás de outras não estão se movendo nem perto.

Analisamos alguns relatórios estaduais, federais e da indústria e contatamos especialistas acadêmicos em tecnologia de energia para determinar por que algumas turbinas em um parque eólico giram enquanto outras permanecem estacionárias.

Resposta curta: as turbinas estão desligadas para manutenção

Turbinas eólicas, como todas as máquinas, precisam de manutenção programada e não programada. Em alguns casos, isso explica por que alguns funcionam, mas outros não.

Os principais componentes de uma turbina eólica são a torre visível e as pás do rotor, bem como a caixa de engrenagens e o gerador localizados no topo da torre.

A manutenção programada ajuda a evitar o desgaste de peças quebradas e a manutenção não programada ocorre quando a turbina apresenta qualquer número de falhas.

A manutenção preventiva regular pode incluir inspeção periódica de equipamentos, troca de óleo e filtro, calibração e ajuste de várias peças, bem como substituição de pastilhas de freio e vedações. A manutenção e a limpeza das lâminas também podem interromper temporariamente a rotação da turbina.

Em grandes parques eólicos, muitas das turbinas em um circuito podem ficar inoperantes e não girar porque estão todas desligadas para manutenção, disse John Rodbush, presidente do programa de tecnologia energética do Ivy Tech College.

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Resposta longa: redução, congestionamento e velocidade do vento

A transmissão de energia de Indiana é operada pelo Operador de Sistema Independente do Continente Médio, conhecido como MISO. O grupo gerencia o fluxo de eletricidade equilibrando a demanda com o que está sendo gerado, o que significa que há momentos em que a eletricidade é produzida em excesso.

“(Às vezes) não precisamos de energia porque a demanda está caindo ou outra usina geradora está vendendo energia aos clientes”, escreveu Roudebush em um e-mail. “As centrais eléctricas competem pela rede. Uma central a carvão, uma central a gás natural ou um parque eólico irão oferecer-se para vender energia durante parte do dia e a MISO escolherá a oferta mais barata para o dia. Geralmente, a energia eólica é a mais barata, mas nem sempre. ”

John Hall, professor associado de engenharia e ciência aplicada na Universidade de Buffalo, concentra sua pesquisa nos aspectos técnicos da energia eólica. Embora algumas turbinas eólicas funcionem normalmente, ele disse que outras podem ser desligadas para adequar a produção à demanda da rede.

“Basicamente, você tem a concessionária distribuindo energia e comprando e vendendo em tempo real”, disse Hall. “Dependendo de quanto eles precisam, os parques eólicos desligarão as turbinas de acordo.”

A indústria chama as turbinas eólicas que não giram de “paralisadas”, disse Hall, e isso é feito com um sistema de freio que mantém o rotor no lugar. Assim que a demanda de energia aumenta, o freio é liberado e a turbina quase imediatamente começa a fornecer eletricidade à rede novamente.

Outra resposta óbvia sobre por que as turbinas não estão girando é que a velocidade do vento não é alta o suficiente.

Em geral, as turbinas podem gerar energia em velocidades de vento tão baixas quanto 5 mph. Se as velocidades caírem abaixo disso, às vezes não há o suficiente para alimentar as enormes lâminas.

Por outro lado, ventos muito rápidos podem causar danos às turbinas, por isso os operadores dos parques eólicos desligam os rotores até que o vento se acalme. As turbinas geralmente desligam quando os ventos atingem cerca de 55 mph.

“O sistema não foi projetado para isso, então eles o desligaram”, disse Hall. “Isso é bom porque os ventos raramente excedem essa velocidade e não seria viável projetar para isso em alguns casos.”

Para ajudar a melhorar a eficiência dos parques eólicos, Hall disse que o excesso de capacidade bancária é uma grande área de pesquisa no momento.

“Existem estudos sobre novas tecnologias de baterias e supercapacitores e diferentes maneiras de contornar esse problema”, disse Hall.

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Outra solução para armazenar o excesso de eletricidade, disse Hall, é produzir hidrogênio. Os operadores de parques eólicos poderão produzir e armazenar hidrogênio para uso posterior quando a demanda na rede aumentar.

Embora as usinas de combustíveis fósseis possam ser mais responsivas à oferta e demanda de eletricidade em constante movimento, Hall disse que o futuro depende das energias renováveis.

“Se as pessoas estão preocupadas com o clima e querem um futuro melhor para a próxima geração e tudo mais, então as energias renováveis ​​como eólica, hidrelétrica e das marés não são apenas fontes de energia, mas potencialmente vitais para nossa existência”, disse Hall.

Karl Schneider é Correspondente de Meio Ambiente da IndyStar. Você pode contatá-lo em karl.schneider@indystar.com. Siga-o no Twitter @empregado

O projeto de relatório ambiental IndyStar é possível graças ao generoso apoio da organização sem fins lucrativos Nina Mason Pulliam Charitable Trust.

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