Parque Eólico Chão Falcão in English
Parque Eólico Chão Falcão
Escolhi este local para colocar a cache porque é bonito do ponto de vista paisagístico e porque sempre tive uma grande curiosidade em saber com funcionam estas ventoinhas gigantes. Após aprofundar este assunto das energias renováveis continuo fascinado com a grandiosidade destes produtores de energia.
Vento
O vento resulta do deslocamento de massas de ar, derivado dos efeitos das diferenças de pressão atmosférica entre duas regiões distintas e é influenciado por efeitos locais como a orografia e a rugosidade do solo. Essas diferenças de pressão têm uma origem térmica estando directamente relacionadas com a radiação solar e os processos de aquecimento das massas de ar. Entre 1 a 2% da energia proveniente do sol (o sol irradia cerca de 174.423.000.000.000 kWh), é convertida em energia eólica, a qual é cerca de 50 a 100 vezes superior a energia convertida em biomassa (0.011%), por todas as plantas da terra. As regiões ao redor do Equador, latitude 0º, são aquecidas pelo sol mais do que as restantes zonas do globo. O ar quente é mais leve que o ar frio, pelo que sobe até uma altura aproximada de 10 km e estende-se para norte e para sul. Se a terra não girasse, esse ar simplesmente chegaria ao Polo Sul e ao Polo Norte, para posteriormente descender e voltar ao Equador. Podemos classificar os ventos nos seguinte tipos:
Ventos globais:
O vento que sobe desde o Equador para os pólos, o qual circula pelas camadas mais altas da atmosfera, por volta dos 30º de latitude, a força de Coriolis evita que continue em direcção aos pólos. Nessa latitude encontra-se uma zona de altas pressões, pelo que o ar começa a descer de novo.
Quando o vento sobe desde o Equador origina uma zona de baixas pressões perto do solo o que atrai ventos do Norte e do Sul. Nos pólos, devido ao ar frio, são originadas zonas de altas pressões. A Troposfera é onde ocorrem todos os fenómenos meteorológicos assim como o efeito de estufa. As direcções dominantes do vento são importantes na localização das aerogeradores, no entanto a geografia local também pode influenciar as direcções acima indicadas. Estes ventos na realidade são considerados como ventos geostróficos, e ocorrem a partir da altitude dos 1.000 m. A velocidades destes ventos pode ser medida por balões meteorológicos.
Ventos de superfície:
Os ventos são muito influenciados pela superfície terrestre até altitudes de 100 metros. O vento é travado pela rugosidade da superfície da terra e pelos obstáculos. A direcção perto da superfície são ligeiramente diferentes das dos ventos geostróficos, devido à rotação da terra.
Ventos locais:
Apesar da importância dos ventos locais na determinação dos ventos dominantes numa determinada área, as condições climatéricas locais podem influenciar as direcções do vento. A direcção do vento é influenciada pela soma dos efeitos globais e locais. Quando os ventos globais são suaves, os ventos locais podem dominar o regime de ventos:
Brisas marinhas:
Durante o dia a terra aquece mais rapidamente pela influência do sol que o mar. O ar sobe e circula para o mar, criando uma depressão ao nível do solo, que atrai o ar frio do mar. A isto chama-se brisa marinha. Normalmente ao entardecer há um período de calma, quando as temperaturas do solo e do mar se igualam. Durante a noite os ventos sopram em sentido contrário, tendo a brisa terrestre, normalmente, velocidades inferiores, uma vez que a diferença entre a temperatura do solo e do mar é mais pequena.
Ventos da montanha:
Um exemplo é o vento do vale o qual tem origem nos declives orientados a sul (no hemisfério sul nos declives orientados a norte). Quando os declives e o ar próximo delas está quente a densidade do ar diminui, sobe seguindo a superfície do declive. Durante a noite a direcção do vento inverte-se, passando a descer o declive. Se o fundo do vale for inclinado o ar pode ascender e descender pelo vale, ete efeito tem o nome de vento canhão. Alguns exemplos importantes deste fenómeno são: o Fhon dos Alpes, o Chinook das Montanhas Rochosas, o Mistral do Vale do Rhone e o Sirocco do Sahara.
A Energia do vento
A turbina eólica obtém energia convertendo a energia do vento num binário actuando sobre as hélices do rotor. A quantidade de energia transferida ao rotor pelo vento depende da densidade do ar, da área de varrimento do rotor e da velocidade do vento.
Densidade do ar: A energia cinética de um corpo em movimento é proporcional a sua massa, assim a energia cinética do vento depende da densidade do ar, da sua massa por unidade de volume. Quanto “mais pesado ou denso” seja o ar, maior quantidade de energia receberá a turbina. A pressão atmosférica normal a densidade do ar é de 1,225 Kg/m3. A grandes altitudes a pressão do ar diminui e o ar é menos denso.
Área de varrimento do rotor: A área de varrimento determina quanta energia do vento a turbina eólica é capaz de captar. Dado que a área do rotor aumenta com o quadrado do raio, uma turbina duas vezes maior recebe 4 vezes mais energia.
Desvio do Vento: A turbina desvia o vento antes deste chegar ao plano do rotor, pelo que nunca será possível capturar toda a energia do vento. De acordo com a Lei de Betz, quanto maior for a energia cinética extraída do vento pelo turbina, maior será a travagem que sofrerá o vento que deixa a turbina. Se teoricamente fosse possível extrair toda a energia do vento, o ar sairia com velocidade nula, ou melhor, o ar não poderia abandonar a turbina. Nesse caso não seria possível extrair nenhuma energia, uma vez que também não entraria ar no rotor da turbina.
A Lei de Betz diz que só se pode converter 59% da energia cinética em energia mecânica ao utilizar um aerogerador. A potência varia com o cubo da velocidade do vento, e proporcionalmente com a densidade do ar. A maior parte da energia eólica está localizada acima da velocidade média do vento de projecto. Para a produção de energia eléctrica em grande escala só locais com valores de velocidades média anuais superiores a 6 m/seg são interessantes, abaixo deste valor já não existe viabilidade para este tipo de aplicações. De facto a velocidade à qual os aerogeradores começam a rodar situa-se nos 3-5 m/s (velocidade de ligação), no entanto abaixo de 5 m/s a quantidade de energia no vento é muito baixa, e a turbina apenas começa a funcionar por volta dos 5 m/s. Os valores ideias de aproveitamento andam a volta do 9-10 m/seg, no entanto as turbinas podem ser desenhadas para uma eficiência máxima dependendo da zona de velocidade de vento onde esteja a maior parte da energia. O valor limite estrutural para as turbinas anda a volta do 25 m/seg (velocidade de corte). A estas velocidades as turbinas tem de ser capazes de dissipar a energia em excesso.
Distribuição da pressão no rotor: A pressão do ar aumenta gradualmente à medida que o vento se aproxima do rotor, uma vez que o rotor actua como barreira ao vento, detrás do rotor a pressão cai imediatamente, estabilizando gradualmente a medida que se afasta. A medida que o vento se afasta do rotor a turbulência do vento provoca que o vento mais lento se misture com o vento mais rápido da área circundante, reduzindo o efeito de “abrigo ao vento”.
Transformação em energia eléctrica
O gerador da turbina eólica converte a energia mecânica em energia eléctrica. Os geradores das turbinas são pouco usuais comparativamente com outros geradores. Em grandes turbinas (entre 100-150kw) a voltagem é normalmente trifásica de 690V. A corrente é enviada para um transformador próximo da turbina (ou dentro da torre) para transformar a voltagem para algo como 10.000 e 30.000 volts, dependendo da tabela eléctrica local.
Componentes da turbina
A turbina eólica é constituída pelos seguintes componentes:
- Componente exterior "nacelle" (que fica por detrás das hélices) que contém a caixa de velocidades e o gerador eléctrico. A manutenção da turbina é feita através da entrada na torre e subindo até este patamar;
- Hélices do rotor que capturam o vento e transferem a sua energia para o veio do rotor. Numa turbina moderna de 1000W cada hélice do rotor mede cerca de 27 metros de comprimento e o seu desenho é muito parecido à asa de um avião.
- Veio do rotor está agarrado à "transmissão de baixa velocidade" da turbina;
- "Transmissão de baixa velocidade" da turbina faz a conexão com o veio do rotor à caixa de velocidades. Numa turbina de 1000W o rotor roda relativamente devagar, a cerca de 19 a 30 rotações por minuto. A transmissão contém ligações com sistema hidraulico para obrigar os travões a funcionarem quando necessário;
- Caixa de velocidades contém a "transmissão de baixa velocidade" à esquerda;
- "Transmissão de alta velocidade" roda a cerca de 1500 rotações por minuto e leva a energia até ao gerador eléctrico. Está euipada com um travão de disco mecânico de emergência. O travão mecânico é usado em caso de falha do travão aerodinâmico ou quando a turbina precisa de manutenção;
- Gerador eléctrico que normalmente gera um máximo de 600 a 3000 Kilowatts;
- Mecanismo de viragem usa motores eléctricos para rodar o componente exterior com o rotor contra o vento. Este mecanismo é operado por um controlador electrónico que permite saber a direcção do vento;
- Controlador electrónico que contém um computador que continuamente monitoriza a condição da turbina e controla o mecanismo de viragem. No caso de alguma avaria, sob-aquecimento da caixa de velocidades ou do gerador, automaticamente faz parar a turbina e envia uma mensagem de manutenção via internet;
- Sistema hidraulico que é usado para parar a turbina;
- Unidade de refrigeração é usada para arrefecer o gerador eléctrico. Contém também um óleo de arrefecimento que é usado para refrigerar a caixa de velocidades. Algumas turbinas têm sistema de arrefecimento a água;
- A Torre da turbina suporta a componente exterior e o rotor. Geralmente, é vantajoso ter uma torre alta, a não ser que a velocidade do vento seja maior junto ao chão. Uma turbina de 1000 kW tem uma torre de 50 a 80 metros;
- Anemómetro e Medidor da direcção do vento são usados para medir a velocidade e direcção do vento. Os sinais electrónicos do anemómetro são usados pelo controlador electrónico da turbina para começar a girar quando a velocidade do vento é de aproximadamente de 5 metros por segundo. O computador pára a turbina automaticamente se a velocidade do vento for superior a 25 metros por segundo por forma a proteger a turbina. Os sinais da direcção do vento são usados pelo controlador electrónico para a mover contra o vento, usando o mecanismo de viragem.
Vantagens
A energia eólica vai buscar recursos ao vento, por isso é um combustível limpo.A energia do vento não polui o ar como as centrais eléctricas que dependem de combustíveis fósseis como o carvão ou o gaz natural.
Desvantagens
As centrais eólicas têm um impacto relativamente pequeno no ambiente comparativamente com as centrais eléctricas, no entanto existe alguma preocupação no que toca, ao ruido produzido pelas hélices, ao impacto visual e ás vezes os pássaros morrem por voarem contra o rotor. A maioria desses problemas foram resolvidos ou estão a ser reduzidos gradualmente de acordo com o desenvolvimento tecnológico.
Os textos e fotografias foram retirados dos seguintes sites: www.energiasrenovaveis.com/html/energias/eolica.asp ; www.windpower.org/en/tour/wtrb/comp/index.htm ; www1.eere.energy.gov/windandhydro/wind_technologies.html
Localização
Para chegarem à cache vindo de Lisboa ou do Porto na A1 devem sair em Fátima. Daí seguem a indicação para Porto de Mós, terão de passar pela aldeia de S.Mamede e antes de começarem a descer para Alqueidão da Serra vão encontrar uma placa de madeira do PNSAC a dizer "aeromodelismo" do lado esquerdo. Viram nessa direcção e poderão deixar o carro uns metros mais á frente em N 39º 37.088 W 8º 45.542 ou também podem ir de carro comum desde que não sejam muito "sensíveis" (atenção que nesta altura existem valas escavadas pelas recentes chuvadas) ou se tiverem uma viatura tt é só subirem até à indicação da cache.
Cache
A coordenada principal leva-vos á primeira turbina do Parque Eólico de Chão Falcão. Aí devem procurar as coordenadas para a cache final. Para obterem as coordenadas irão precisar de um espelho. Caso se esqueçam de levar um, procurem num monte de pedras ali perto, peço só que depois voltem a colocá-lo no mesmo sítio.
Outros Pontos de interesse
- Parque de Lazer da Lapa (N 39º 37.025 / W 8º 45.758)
- Cache da Calçada Romana em Alqueidão da Serra
