VERCAMPUS - Microprodução com turbinas eólicas

Projectos

Microprodução com turbinas eólicas (silos)

Foram instaladas duas turbinas eólicas FORTIS (modelo Montana) nos outrora silos da EPAC. A ligação à rede eléctrica foi efectuada no âmbito do regime bonificado da microprodução, utilizando, para cada turbina, um inversor monofásico Windy Boy 3800, com potência nominal à saída de 3,8 kW. Cada uma das turbinas tem um gerador síncrono de ímanes permanentes, com potência de 5 kWp, que produz um sistema trifásico de tensões com amplitude e frequência variáveis directamente dependentes da velocidade do vento. Normalmente, a turbina é ligada a um rectificador trifásico que é responsável pela conversão electrónica daquelas tensões alternadas numa tensão contínua, a qual, por sua vez, é convertida em tensão alternada pelo inversor de tensão. Na realidade não se trata de um rectificador simples uma vez que integra um circuito, que pode ser um conversor abaixador, que é responsável pela dissipação da potência proveniente da turbina quando esta é excessiva, para os limites de funcionamento do inversor. A potência em excesso é dissipada, por efeito Joule, numa resistência eléctrica instalada para o efeito.
Na maior parte dos casos, o inversor é controlado em corrente fazendo com que a energia injectada na rede seja feita sob a forma de corrente sinusoidal, síncrona com a tensão da rede eléctrica de modo a garantir um factor de potência unitário, assim como outros requisitos de qualidade de energia exigidos por normas internacionais, como por exemplo a limitação de conteúdo harmónico injectado na rede.

Características da turbina:

Composição das pás: fibra de vidro reforçadas com epoxy;
Comprimento das pás: 2,35 m.
Características do gerador:
Potência: 5 kW @17m/s;
Tipo: gerador síncrono de ímanes permanentes, 18 pólos;
Em funcionamento normal: 80-350 rpm, 12-53 Hz, 80-400 Vac.
Em vazio: @350 rpm, 53 Hz, Voc = 468 Vac.
Características do inversor:
Potência CC máx.: 4040 W;
Tensão CC máx.: 500 V;
Corrente CC máx.: 20 A;
Saída: 220-240 Vac, 50 Hz;
Potência CA máx.: 3800 W;
Seguimento do ponto de potência máxima (MPTT);
Com transformador de isolamento.

Por questões de segurança, os inversores eólicos para ligação à rede saem de serviço quando há uma falha da rede eléctrica, para evitar o seu funcionamento em ilha isolada. O mesmo acontece quando a tensão da rede ultrapassa determinados valores programáveis, tipicamente 6%, 8% ou 10% da tensão nominal (230V), dependendo das normas, ou quando a frequência ultrapassa cerca de 1% do valor nominal (50Hz).
Conjuntamente com as turbinas, também foi instalado um sistema de monitorização remota para medida da velocidade do vento e de um amplo conjunto de medidas eléctricas como, por exemplo, a energia produzida diariamente e total, a potência instantânea, etc.
A energia produzida pelo conjunto das duas turbinas desde a sua colocação em serviço, em 18 de Maio de 2011, até 31 de Dzembro de 2011, foi de 1956,34 kWh.
Na figura seguinte é apresentada uma configuração típica da cadeia de conversão electrónica de energia desde a fonte renovável (eólica ou fotovoltaica, neste caso) até à rede eléctrica, principalmente em sistemas de baixa potência.

A observação da figura permite constatar o papel que a electrónica de potência desempenha na conversão electrónica da energia proveniente de fontes renováveis. Os conversores electrónicos actuais são capazes de efectuar a conversão da potência disponível de uma forma extremamente flexível e eficiente. O rendimento deste tipo de equipamento é superior a 90% havendo, no mercado, inversores com rendimento de 98%.
Muitas vezes é utilizado um transformador de isolamento à saída o qual pode ser também utilizado para elevar a tensão. Nestes casos o conversor elevador não é utilizado, como acontece com o inversor WB 3800.

As turbinas eólicas foram instaladas, com co-financiamento de 75%, no âmbito do protocolo assinado com o Estado, através do Ministério de Estado e das Finanças, relativo à “Iniciativa para o investimento e o emprego” promovida pelo Governo Português em 2009. A candidatura do IPB a esta iniciativa foi uma das quatro contempladas no conjunto das instituições de ensino superior.
A instalação das turbinas integra-se no âmbito do Projecto VERCampus – Campus Vivo de Energias Renováveis, iniciado pelo IPB em meados de 2007, o qual visa a implementação de um “parque” vivo de energias renováveis e Eficiência Energética.