PRH 2.1 – Formação de Engenheiros em Automação, Controle e Instrumentação para Petróleo, Gás e Biocombustíveis

UFSCkite – Aproveitamento da energia eólica com aerofólios cabeados

Objetivo Geral:

Desenvolver a tecnologia AWE em âmbito nacional, alinhado com os interesses estratégicos de ciência, tecnologia e inovação do país.

Desafio:
Tornar a energia eólica mais barata e viável em um número maior de localidades.

Solução:
A ideia da tecnologia AWE é substituir as pás de um aerogerador convencional por uma asa (aerofólio) capaz de se manter no ar por conta própria. Tal asa é presa ao solo com um ou mais cabos em substituição à torre do aerogerador convencional. A potência gerada resulta do produto entre a força de tração do cabo e a velocidade com que ele é desenrolado de um carretel que aciona um gerador, enquanto a asa voa em uma trajetória de “oito-deitado”, que maximiza a potência sem acumular torção no cabo.

Parceiros:
CNPq, CAPES e Sol Paragliders.

Entre os grupos de pesquisa em AWE ao redor do mundo encontra-se o UFSCkite, pioneiro e único na América Latina, sediado na Universidade Federal de Santa Catarina. Estabelecido no final de 2012 no Departamento de Automação e Sistemas, o objetivo do projeto UFSCkite é desenvolver a tecnologia AWE, alinhado com os interesses estratégicos de ciência, tecnologia e inovação do Brasil. A expectativa é de que a tecnologia desenvolvida possa ser inserida na matriz energética, beneficiando a sociedade brasileira por meio da geração de energia elétrica renovável a um custo mais baixo que o atual e em um número maior de localidades. O UFSCkite desenvolve um protótipo de aerogerador composto por três elementos principais.

A unidade de solo abriga um gerador de 12kW acoplado a um carretel. Nele é enrolado um cabo de tração o qual, em sua outra extremidade, é preso a uma asa (kite) por meio de uma unidade de voo, suspensa próximo à asa e que abriga servomotores do controle de voo. A potência gerada resulta do produto entre a força de tração do cabo e a velocidade com que ele é desenrolado enquanto a asa voa em uma trajetória de “oito-deitado”, que maximiza a força de tração sem acumular torção no cabo. Após um determinado comprimento de cabo ter sido desenrolado, a asa é reconfigurada para uma condição de baixa eficiência aerodinâmica, causando uma ampla redução na força de tração. Com isso, o gerador passa a atuar como motor, recolhendo rapidamente o cabo em uma trajetória que requer um pequeno gasto de energia. Quando o comprimento inicial de cabo é atingido, tem-se um saldo positivo de energia gerada e então inicia-se um novo ciclo de operação. Devido a tal comportamento cíclico, esse tipo de sistema AWE é comumente chamado de pumping kite.