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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35761| Título: | Análise comparativa do desempenho de um gerador eólico em situações onshore e offshore na costa brasileira utilizando Qblade |
| Título(s) alternativo(s): | Comparative analysis of the performance of a wind turbine in onshore and offshore situations on the brazilian coast utilizing Qblade |
| Autor(es): | Lima, Gabriel Moreira de |
| Orientador(es): | Silva, Cláudio Tavares da |
| Palavras-chave: | Turbinas eólicas Simulação (Computadores) Energia eólica - Brasil Ventos - Velocidade Wind turbines Computer simulation Wind power - Brasil Winds - Speed |
| Data do documento: | 19-Jun-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | LIMA, Gabriel Moreira de. Análise comparativa do desempenho de um gerador eólico em situações onshore e offshore na costa brasileira utilizando Qblade. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023. |
| Resumo: | A energia eólica tem se destacado como uma importante fonte renovável na busca por soluções sustentáveis para os desafios ambientais enfrentados atualmente. Este trabalho tem como objetivo simular e analisar o desempenho de uma turbina eólica de eixo horizontal (HAWT) em diferentes ambientes, tanto em terra (onshore) quanto no mar (offshore), considerando as condições da costa brasileira. Para isso, utiliza-se o modelo NREL de 5 MW com velocidade nominal do vento de 10 m/s e o software Qblade como ferramenta de simulação. No contexto offshore, o ambiente marítimo oferece vantagens significativas em relação ao terrestre, incluindo maior regularidade e velocidade do vento, menor turbulência e a possibilidade de utilizar rotores de maior porte devido à distância das áreas habitadas. No entanto, as turbinas offshore, especialmente aquelas sustentadas por boias, exigem considerações especiais devido às constantes oscilações do rotor causadas pelos movimentos da base da torre. Utilizando o algoritmo de simulação de escoamento XFOIL/XFLR5 e o método do momento do elemento de pá (BEM), são avaliados os coeficientes aerodinâmicos, torque e potência em função de variáveis como velocidade do vento, Tip Speed Ratio (TSR), velocidade de rotação, entre outras. Os resultados obtidos revelam as características de desempenho da turbina em diferentes ambientes, destacando as oscilações da velocidade do vento nas condições onshore e a influência da turbulência. Além disso, são analisados os coeficientes de potência, a potência média e a velocidade de rotação da turbina, revelando variações consideráveis, principalmente na configuração offshore sustentada por boias. Por fim, a análise comparativa da geração de energia demonstra que as configurações onshore e offshore fixa apresentam resultados semelhantes, enquanto a configuração offshore sustentada por boias registra uma produção ligeiramente inferior, representando cerca de 95% da energia gerada pelas outras configurações. |
| Abstract: | Wind energy has stood out as an important renewable source in the search for sustainable solutions to the environmental challenges currently faced. This work aims to simulate and analyze the performance of a horizontal axis wind turbine (HAWT) in different environments, both on land (onshore) and at sea (offshore), considering the conditions of the Brazilian coast. For this, the 5 MW NREL model is used with a nominal wind speed of 10 m/s and the Qblade software as a simulation tool. In the offshore context, the maritime environment offers significant advantages over the terrestrial one, including greater regularity and wind speed, less turbulence and the possibility of using larger rotors due to the distance from inhabited areas. However, offshore turbines, especially those supported by buoys, require special considerations due to constant rotor oscillations caused by tower base movements. Using the XFOIL/XFLR5 flow simulation algorithm and the blade element moment (BEM) method, the aerodynamic coefficients, torque and power are evaluated as a function of variables such as wind speed, Tip Speed Ratio (TSR), rotation, among others. The obtained results reveal the turbine performance characteristics in different environments, highlighting the wind speed oscillations in onshore conditions and the influence of turbulence. In addition, the power coefficients, the average power and the turbine rotation speed are analyzed, revealing considerable variations, mainly in the offshore configuration supported by buoys. Finally, the comparative analysis of energy generation demonstrates that the onshore and fixed offshore configurations present similar results, while the offshore configuration supported by buoys registers a slightly lower production, representing about 95% of the energy generated by the other configurations. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35761 |
| Aparece nas coleções: | CT - Engenharia Mecânica |
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