Como fazer parque eólico gerar mais energia sem instalar mais turbinas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/08/2022

O novo sistema de controle coletivo do parque eólico desvia as esteiras das turbinas eólicas para reduzir efeito negativo de uma turbina sobre a outra (mostrado em laranja).
[Imagem: Victor Leshyk]

Mais energia sem novos equipamentos

Quando se trata de otimizar a produção de eletricidade dos parques eólicos, é melhor olhar para a floresta do que para as árvores.

Produzindo mais de 5% da eletricidade mundial, praticamente todas as turbinas eólicas hoje são controladas como se fossem unidades individuais e independentes.

Acontece que a grande maioria delas faz parte de grandes parques eólicos, envolvendo dezenas ou mesmo centenas de turbinas. E a interação de cada uma com o vento cria "esteiras" que afetam umas às outras.

Dando-se conta disso, uma equipe da Espanha, EUA e Índia se juntou para criar um programa de computador que modela o fluxo de vento de toda uma coleção de turbinas, e então emite os parâmetros de otimização para cada unidade individual levando em conta as interações recíprocas.

No geral, o aumento na produção de energia até parece modesto: Cerca de 1,2% no geral e 3% para velocidades de vento ideais. Contudo, um teste prático em um parque eólico na Índia produziu ganhos de até 32%.

Mas, mesmo assumindo apenas o ganho de 1,2%, se esse incremento for aplicado a todos os parques eólicos existentes no mundo, seria o equivalente a adicionar mais de 3.600 novas turbinas eólicas, ou o suficiente para abastecer cerca de 3 milhões de residências. Segundo cálculo dos pesquisadores, isso representaria um ganho total para os produtores de energia de quase US$ 1 bilhão por ano.

Espaçamento das turbinas eólicas

"Essencialmente, todas as turbinas existentes em escala de fazendas eólicas são controladas 'ambiciosamente' e de forma independente," explica o pesquisador Michael Howland - o termo "ambiciosamente", explica ele, refere-se ao fato de as turbinas serem ajustadas para maximizar apenas a própria produção de energia, como se fossem unidades isoladas, sem impacto nas turbinas vizinhas.

Mas, no mundo real, as turbinas são espaçadas para obter benefícios econômicos relacionados ao uso da terra e à infraestrutura, como estradas de acesso e linhas de transmissão. Essa proximidade significa que as turbinas são fortemente afetadas pelas esteiras de turbulência produzidas por outras que estão a favor do vento - um fator que os sistemas de controle de turbina individuais atualmente não levam em consideração.

"Do ponto de vista da física do fluxo, colocar turbinas eólicas juntas em parques eólicos é muitas vezes a pior coisa que você pode fazer," disse Howland. "A abordagem ideal para maximizar a produção total de energia seria colocá-las o mais longe possível," mas isso aumentaria os custos.

A equipe desenvolveu seu programa de modelagem justamente para encontrar o melhor equilíbrio nesses espaçamentos. E eles continuam refinando os modelos e trabalhando para melhorar as instruções operacionais geradas pelo programa, em busca do maior ganho de potência possível de um determinado conjunto de turbinas e condições ambientais.

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