Como funciona um aerogerador?

O princípio de funcionamento baseia-se na conversão da energia cinética dos ventos em energia elétrica. Tal processo é resultante do movimento de rotação causada pela incidência do vento nas pás do aerogerador, que converte a energia cinética dos ventos em potência mecânica rotacional no eixo do rotor. Essa potência mecânica é então transmitida ao gerador, que através de um processo de conversão eletro-mecânica, produz uma potência elétrica de saída.

As pás das máquinas modernas são dispositivos aerodinâmicos com perfis especialmente desenvolvidos, equivalentes às asas dos aviões, e que funcionam pelo princípio físico da sustentação.

O diagrama a seguir descreve as forças aerodinâmicas vistas no corte de uma pá de aerogerador.

A força de sustentação é perpendicular ao fluxo do vento resultante visto pela pá (V_res), resultado da subtração vetorial da velocidade do vento incidente (V_w) com a velocidade tangencial da pá da turbina eólica (V_tan), conforme a equação a seguir.

Onde V_tan é produto da velocidade angular do rotor (w_rotor) pelo raio do rotor :

A força de arrasto é produzida na mesma direção de V_res. A resultante das componentes da força de sustentação e de arrasto na direção V_tan, produz o torque (T_mec) da turbina eólica. A potência mecânica (P_mec) extraída do vento é igual ao torque vezes a velocidade angular do rotor, conforme a equação abaixo.