Como melhorar o design e a potência de turbinas eólicas?
As turbinas eólicas são uma ótima fonte para geração de energia por serem renováveis e escaláveis, com preços competitivos.
O Brasil é destaque na América Latina, alcançando o 6º lugar no ranking mundial. Os dados são do Conselho Global de Energia Eólica (em inglês, Global Wind Energy Council – GWEC) que indicam China e EUA como os líderes em capacidade energética.
Atualmente, a energia eólica corresponde a 20% do total de energia necessária para consumo no Brasil, sendo que, segundo projeções da Associação Brasileira de Energia Eólica (Abeeólica) este valor deve aumentar. Até 2028 o Brasil terá 44,78 GW de capacidade instalada.
Na Europa, a Espanha se destaca como o segundo país do continente e o quinto a nível mundial com maior capacidade eólica, excedendo 23% da cobertura nacional de energia no ano de 2021.
Já Portugal tem a energia eólica como representante de 56% do consumo elétrico nacional. A energia eólica ainda há de crescer em diversos países visto que a previsão do GWEC é um recorde de 680 gigawatts de capacidade de energia eólica instalada no mundo até 2027.
Apesar da expansão do mercado, ainda há desafios no desenvolvimento e na manutenção das turbinas eólicas. Por isso, os projetos devem contar com tecnologias que permitam solucionar os problemas de maneira eficiente, ágil e otimizada.
Acesse o artigo A digitalização industrial e o caminho traçado pelo setor eólico e conheça fundamentos da transformação digital e as tendências para o setor.
Os desafios do desenvolvimento de turbinas eólicas
As turbinas eólicas apresentam diversos desafios, a depender do tamanho e da complexidade do equipamento. Os profissionais envolvidos precisam se atentar ao projeto e à construção das turbinas para serem o mais eficiente possível.
Nesse sentido, o projeto da turbina deve assegurar que a máxima quantidade possível de energia seja extraída do vento, o que envolve otimizar o design das pás, a aerodinâmica, o sistema de controle, entre outros.
Além disso, outros desafios que impactam a produção envolvem a dificuldade no design dos equipamentos para maximizar a potência e o volume de ruídos e vibrações. A indústria tem se esforçado para projetar pás mais silenciosas e melhorar os isolamentos acústicos dos componentes mecânicos.
Nesse cenário, a energia eólica desempenha um papel crucial na transição para um sistema energético mais sustentável, portanto, é preciso lidar com esses desafios para que ela continue sendo uma solução viável e eficaz para o abastecimento energético global.
Como usar a simulação para otimizar o design de turbinas eólicas
A simulação computacional pode ser aplicada para aprimorar o design de turbinas eólicas, otimizando as pás e componentes para aumentar a eficiência aerodinâmica e a produção de energia, ao mesmo tempo que reduz ruídos e vibrações indesejáveis.
Para mostrar como engenharia, simulação e tecnologia são essenciais na criação de soluções para a crise climática e de energia, a Ansys criou a série Ansys Rescue. A série mostra o que empresas visionárias estão fazendo hoje para projetar novas ideias na luta contra as mudanças climáticas.
O segundo episódio trata de novos modelos de geração de energia, incluindo plataformas eólicas offshore. Assista o episódio completo:
Usando softwares de análise estrutural (FEA), por exemplo, os engenheiros podem analisar tensões, deformações e fadiga nas pás e em outros componentes da turbina. Também é possível avaliar condições específicas para modelo onshore e offshore com análise fluidodinâmica, analisando diversos cenários, como direção e velocidade do vento, mudanças climáticas, entre outros.
A simulação computacional ajuda a desenvolver turbinas eólicas maiores e mais eficientes ao permitir simular diversos cenários e melhorar o desempenho utilizando tecnologia digital twins, contribuindo para uma economia de tempo e recursos.
Para saber mais acesse o blog post sobre digital twins.
Como escolher a melhor solução de simulação computacional
A simulação computacional torna-se uma ferramenta indispensável no cenário atual, pois permite que engenheiros e designers otimizem o design de turbinas eólicas para que os equipamentos sejam mais eficientes. Por isso, fazer a escolha da simulação é uma etapa crucial para obter os benefícios desejados.
As ferramentas Ansys lideram o mercado de simulação computacional. Com um portfólio completo, é possível modelar uma variedade incrivelmente ampla de fenômenos físicos e analisar diversos cenários.
O Ansys Mechanical, por exemplo, é uma ferramenta de análise por elementos finitos que permite simular interações estruturais de produtos ou sistemas em um ambiente virtual. Ao inserir as especificações materiais, condições de contorno e carregamentos, o software calcula como o sistema se comportará sob as condições especificadas.
Já a solução Ansys Maxwell é especializada em simulações eletromagnéticas. Pode ser usado para projetar e analisar componentes eletromagnéticos e eletrônicos, inclusive as turbinas eólicas. Os solvers avançados permitem entender o desempenho dos sistemas muito antes de construir um protótipo.
Outro exemplo de solução extremamente útil para o design de turbinas eólicas é o Ansys CFX. O software específico para turbomáquinas tem uma computação de alto desempenho que acelera as simulações de bombas, ventiladores, compressores e turbinas. Além disso, a ferramenta ajuda a resolver com agilidade os problemas desses equipamentos e permite que os engenheiros tenham mais tempo para se concentrar em outros aspectos do projeto.
Para aproveitar os benefícios da simulação computacional, a ESSS tem uma equipe altamente especializada e um profundo conhecimento dos produtos Ansys. Conte com a expertise e suporte dos nossos engenheiros para descobrir as ferramentas mais adequadas para seus projetos.
Se você está em busca de simulação computacional para indústria de energia, entre em contato com os especialistas da ESSS e garanta mais segurança e eficiência energética nos seus projetos.
