ATIVIDADES

CE-OLICA

Jorge A. Villar AléCE-EÓLICAvillar@pucrs.br

DESEMPENHO DE

TURBINAS EÓLICAS

AVALIAÇAO DO GERADOREM BANCADA

AVALIAÇAO AERODINÂMICADE AEROFÓLIOS

DESEMPENHO AERODINÂMICO

DO ROTOR EÓLICOCURVA DE POTÊNCIA

DO AEROGERADOR

Welec

n

CL, CD

alfa

CP, CT W

lamda v

PROJETOPROJETO

ENSAIOSTESTES

ENSAIOSTESTES

CERTIFICAÇAOCERTIFICAÇAO

MONITORAMENTO MANUTENÇÃO

MONITORAMENTO MANUTENÇÃO

Ciclo do AerogeneradorCiclo do Aerogenerador

PrototipoVirtual

PrototipoFísico

Lançamento doProduto

Operação

FerramentasComputacionais

Infra-estruturaLaboratorial

Procedimentos Normas eCertificação

NOVAS TECNOLOGIAS NOVAS TECNOLOGIAS -- ETAPAS GERAIS DO PROJETOETAPAS GERAIS DO PROJETO

CE-EÓLICA – PUCRS UNIVERSITY

Established in 2007

Established in 2007Sponsorship

CE-EÓLICA PUCRS UNIVERSITY

The labs are part of the agreement with ELETROBRÁS to support the Brazilian Labeling Program Wind Systems Equipment of INMETRO.

Equipment donated by the Global Environment Facility through the World Bank with support from the United Nations Program for Development (UNDP).

Programa Brasileiro de Etiquetagem de Equipamentos Eólicos do INMETRO,

Banco Mundial

Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento (PNUD).

CENTRO DE ENERGIA EÓLICA

Electric Generator Electric Generator TestTest

Test Rotors in Test Rotors in Wind tunnel Wind tunnel

Wind TunnelWind TunnelAerodynamicAerodynamic

Anemometers Anemometers

SWT SWT Field Tests Field Tests

Support the national industry to design, build and t est SWT .

Recursos: ELETROBRÁSProjeto de Eficiência Energética PNUD - Banco Mundial

Established in 2007

SponsorshipCONTROL ROOM WIND TUNNELS

TEST BECH LABORATORY

first floor

AREA OF ENGINEERINGCOMPUTER LABSecond floor

CNPq FNDCT Nº 05/2010Capacitação Laboratorial e Formação de RH em Fontes Renováveis

Wind Generator Bench Test Simulator SWT Bech (Studendt works)

Projeto de Túneis de Vento TWO WIND TUNNELS WIND TUNNELAERODYNAMIC AND CALIBRATIONS

FAN: 60 kWRotation : 800rpmVeloc.: 34m/sAtest: 1m x 1m

WIND TUNNEL - ANEMOMETER CALIBRATIONS CalibraCalibra çção deão deAnemômetrosAnemômetros

Pressão Pressão RelativaRelativa

(Pa)(Pa)

FreqFreqüüênciaência(Hz)(Hz)

TemperaturaTemperatura((oCoC))

Pressão Pressão AtmosfAtmosf ééricarica

((hPahPa))

UmidadeUmidadeRelativaRelativa

(%)(%)

AquisiAquisi çção ão e Tratamento e Tratamento

de Dadosde Dados

Coeficientes deCoeficientes deCorreCorre çção ão

y = 0,0493x + 0,2278

R2 = 0,999972

5

7

9

11

13

15

17

100 150 200 250 300 350

Freqüência de Saída (Hz)

Vel

ocid

ade

do V

ento

(m

/s)

Certificado Certificado de Calibrade Calibra ççãoão

ANEMOMETER CALIBRATIONS

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

1,00

1,05

1,10

1,15

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

Ângulo (Graus)

Vel

ocid

ade

Rel

ativ

a

V=5m/s

V=8m/s

V=11m/s

Cos θ

Anemômetro Met One 10C.

FAN: 75 kWRotation : 800rpmVeloc.: 22m/sD=2,0m

D=2,0m

D=1,5m

D=2,5m

comprimento=13m

WIND TUNNEL – TEST WIND TURBINES WIND TUNNEL – POWER CURVE

POWER CURVE

WIND TURBINES IEC 61-400 -12-1

SMALLWIND TURBINES

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,5 25

Velocidade do vento [m/s]

Kw

Standard AWEA and BWEA: Based on IEC (with some changes)

Anexo H

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Velocidade do ar (m/s)

Pot

ênci

a (W

)

WIND TUNNEL – POWER CURVE

0

50

100

150

200

250

300

350

400

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Velocidade (m/s)

Pot

ênci

a (W

)

Dados do Túnel

Metodo dos Bins

WIND TUNNEL – TORQUE COEFFICIENT

PROJETO DE TURBINAS EÓLICAS DE EIXO VERTICAL AERODYNAMIC PERFOMANCE ROTORS

AERODYNAMIC PERFOMANCE ROTORS

0° 45° 90°

FLUID FLOW VISUALIZATIONS

PERFILNACA0018

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

11,11,21,31,41,5

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Experimental Re=654000Malha retângular Re=783000

CFD – AIRFOILS ANALYSIS Partnership with University of Coimbra EasyCFD

WIND TURBINE ROTOR DESIGN

0

200

400

600

800

1000

0 5 10 15 20 25 30

Po

tência

[kW

]

Velocidade do Vento [m/s]

WT_Perf Teste 1

WT_Perf Teste 2

Fabricante

BEM Hansen (2008)

-0 .1

-0.05

0

0.05

0 .1

0.15

0 0 .1 0.2 0 .3 0 .4 0.5 0 .6 0.7 0.8 0 .9 1

NA CA 63 -421

NA CA 63 -418

NA CA 63 -412

2012 - NREL Code WT_PerfLearning

NTK Nordtank 500/41

Target Fast Code

CICLYC LOADS WIND TURBINE BLADES

Partnership with University Calgary

FIELD TEST VERTICAL AXIS WIND TURBINE WIND TURBINE FIELD TEST

WIND RESOUCE ASSESSMENT – SMALL SYSTEMS

Atla

s E

ólic

o da

Mic

rorr

egiã

o

Velocidade (m/s)

Localidade:

São Martinho

da Serra

Altura 100 m

TorreEstação Meteorológica SMS

0,0%5,0%

10,0%15,0%20,0%25,0%

NORTE

NE

LESTE

SE

SUL

SW

OESTE

NW

0 - 2 2 - 4 4 - 6 6 - 8 8 - 10 10 - 12 12 - 14 (m/s)

0%

5%

10%

15%

20%

25%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

FREQ

UENC

IA (%

)

VELOCIDADE (m/s)

Fator de Forma (k): 2,81Fator de Escala (c): 6,01 m/s

Atla

s E

ólic

o da

Mic

rorr

egiã

o

Velocidade (m/s)

Localidade:

São Martinho

da Serra

Altura 100 m

TorreEstação Meteorológica SMS

SIMULASIMULAÇÇÃO ÃO COMPUTACIONALCOMPUTACIONAL

CAMPO DE VELOCIDADES

Parceria – Universidade de Coimbra

WindStation

6.9877.027.047.067.087.17.127.147.167.187.27.227.247.267.287.37.327.347.367.38

m/s

Parques EParques Eóólicos licos

Jorge A. Villar AléCE-EÓLICAvillar@pucrs.br