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Como futuros engenheiros eletricistas, é essencial que compreendam os desafios enfrentados na geração de energia elétrica. O conhecimento profundo desses problemas não só ajudará na resolução de questões técnicas, mas também permitirá fornecer soluções eficazes para os clientes.
Problemas Enfrentados na Geração de Energia Elétrica:
Variabilidade da Fonte de Energia: Fontes renováveis, como a solar e a eólica, apresentam variabilidade natural. A produção pode oscilar com as condições climáticas, afetando a estabilidade e a confiabilidade da rede elétrica.
Eficiência dos Geradores: A eficiência dos geradores varia com o tipo de tecnologia utilizada. Geradores a carvão, gás e nuclear têm diferentes níveis de eficiência e impacto ambiental, influenciando os custos e as emissões de gases poluentes.
Manutenção e Vida Útil dos Equipamentos: O desgaste dos equipamentos é um desafio constante. A manutenção preventiva e corretiva é crucial para evitar falhas e garantir a continuidade da geração. Isso inclui a análise da vida útil dos equipamentos e a necessidade de substituições ou atualizações.
Impacto Ambiental: A geração de energia pode ter impactos significativos sobre o meio ambiente, desde a poluição atmosférica até a alteração de ecossistemas locais. A gestão desses impactos é uma parte importante do planejamento e operação das plantas geradoras.
Custo e Investimento: A construção e operação de usinas geradoras exigem investimentos significativos. A análise de custos, retorno sobre o investimento (ROI) e financiamento são aspectos críticos para viabilizar projetos de geração de energia.
Regulamentação e Políticas Públicas: A conformidade com regulamentações e políticas governamentais é essencial. As leis podem variar conforme o país e a região, e o cumprimento dessas normas é necessário para operar legalmente e evitar penalidades.
Os exercícios a seguir são projetados para refletir situações reais que um engenheiro de uma empresa de consultoria pode enfrentar no seu dia a dia. Eles envolvem a análise de matrizes elétricas e a aplicação de conceitos para resolver problemas práticos de geração de energia.
Para realização da nossa atividade, será necessário realizar o experimento “AEROGERADORES PARA GERAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA”, então é importante seguir todo o roteiro e realizar todas as atividades, (1, 2 e 3), assim, depois de ler a nossa atividade MAPA (é importante, pois será solicitado algumas fotos do processo), leia o roteiro do experimento com muita atenção, realize o experimento primeiro e depois volte para continuar a nossa atividade.
Imagine que um cliente chega com um aerogerador e queira fazer alguns testes, o aerogerador em questão é o utilizado no experimento “AEROGERADORES PARA GERAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA”, então seu primeiro passo é realizar todo experimento.
No primeiro momento, será observado o comportamento do aerogerador em vazio, levantando uma curva de tal situação. Siga os passos 1 ao 14 da situação 1 da atividade 3 do experimento:
1) Tire fotos do processo do passo 12 quando a tensão fornecida do gerador é de 4,1, 8,9 e 12 V (Mostrando os valores nos instrumentos).
2) Complete a tabela com os valores de frequência e rotação com os valores experimentais encontrados:
3) Utilizando os dados da tabela realizem um gráfico de Rotação versus Tensão fornecida pelo gerador, pode-se utilizar software para gráficos.
Agora, observaremos o aerogerador quando ele está conectado às cargas de teste, sigam os passos 1 ao 12 da situação 2 da atividade 3.
4) Tire fotos do processo do passo 8 quando a tensão fornecida do gerador é de 4,9, 7,5 e 12 V (Mostrando os valores nos instrumentos).
5) Varie a frequência da tensão fornecida ao motor, para cada nível de tensão fornecida na tabela encontre o valor da frequência, rotação do gerador, corrente de linha e potência trifásica, complete a tabela com os valores encontrados:
6) Monte um gráfico que relaciona a rotação do gerado à potência trifásica, pode-se utilizar software para gráficos.
7) Sabendo que a velocidade do vento é dada pela equação:
Onde, ρ é a massa específica do ar, A é a área de varredura das pás do rotor e P é a potência do potencial eólico, (por facilidade assumiremos um sistema sem perdas, então seria igual à potência trifásica).
a) Sabendo disto e considerando, A=π[0,575]² m² e ρ = 1,184 kg/m³, determine a velocidade do vento para cada valor de potência e preencha a tabela:
8) Agora faça em um mesmo gráfico, um gráfico de Velocidade do vento por Potência Trifásica para as duas condições vistas em 7a) e 7b). E responda qual efeito teve ao dobrar o raio da Pá.
9) Considerando uma velocidade média de 8,6 m/s encontre qual será o custo unitário de geração para a usina eólica com as 20 turbinas (em R$/kW.ano), considerando o caso 7b A=π[1,15]² m² e ρ = 1,184 kg/